M’è caduto un neutrino nel rivelatore

Il 22 settembre dello scorso anno, un neutrino proveniente da un nucleo galattico lontano cinque miliardi di anni luce ha esteso, con la strabiliante notizia data il 12 luglio scorso, gli obiettivi della cosiddetta astronomia neutrinica e di quella multimessaggero

M’è caduto un neutrino nel rivelatore

Data: 22 settembre 2017. Ora: 20:54:30.43 UTC. Luogo: Antartide. Evento: sensori dell’installazione IceCube Neutrino Observatory che registrano un guizzo blu generato dall’interazione di un neutrino cosmico con un atomo in prossimità del rivelatore.

Fin qui, tutto sembrerebbe rientrare nella realtà quotidiana di un laboratorio dedicato alla ricerca dei neutrini cosmici, l’osservatorio IceCube, sia pure collocato in un ambiente difficile come può esserlo l’Antartide. Ma questa volta, quasi in automatico (grazie agli “Atel”, i telegrammi astronomici online) e con una tecnica che ricorda quella delle indagini balistiche per stabilire la traiettoria di provenienza di un proiettile e risalire quindi al punto da cui questo è partito, la registrazione dell’evento di quel singolo neutrino ha attivato la ricerca di una sua “controparte elettromagnetica”: utilizzando le informazioni incrociate provenienti dalle osservazioni astronomiche nella banda elettromagnetica (come quella ottica o quella radio), si è cercato di stabilire la zona di origine, forse addirittura la sorgente da cui il neutrino era stato emesso, analizzando proprio le regioni di emissione di radiazione ad altissima energia.

M’è caduto un neutrino nel rivelatore
Nella croce, il punto di emissione dov’è presente TXS 0506+056 (S. Paiano, art. cit.)

La sfida è stata raccolta dal Telescopio Spaziale Fermi (Fermi Gamma-ray Space Telescope) che ha individuato nel cielo di Orione una sorgente estremamente intensa di raggi gamma (radiazione elettromagnetica molto energetica e penetrante), una delle fonti di raggi cosmici, proveniente dall’oggetto denominato TXS 0506+056, un nucleo galattico particolarmente attivo, sottoclasse BL Lac (BL Lacertae) delle sorgenti individuate da nuclei galattici attivi chiamati blazar, caratterizzati dalla presenza di un buco nero supermassiccio al loro centro. La strana sigla 0506+056 rappresenta l’insieme delle coordinate celesti dell’oggetto al fine di individuarlo (come la latitudine e la longitudine di un punto sulla superficie terrestre), misurate in “ascensione retta” (ore, minuti e secondi) e “declinazione”, misurata in gradi, positivi o negativi.

Queste sorgenti emettono getti di radiazioni nel piano perpendicolare a quello del nucleo galattico. Se questo getto viene a trovarsi casualmente orientato nella direzione terrestre, ecco che un diluvio di particelle energetiche si troverà a investire l’area della nostra galassia, con una probabilità bassa ma non nulla che anche uno solo delle centinaia di miliardi di neutrini che la attraversano possa finire in un isolato rivelatore installato in profondità sotto il ghiaccio di una landa antartica deserta.

M’è caduto un neutrino nel rivelatore
 Visualizzazione artistica del fenomeno di emissione direzionale del getto.

E l’energia di questo singolo neutrino è risultata oltre quaranta volte superiore a quella dei protoni che circolano nel più grande acceleratore costruito sulla terra, il Large Hadron Collider (LHC) del Cern di Ginevra!

Questo è ciò che è avvenuto il 22 settembre scorso. È l’evento che, per la prima volta, in totale sinergia con altre tecniche osservative (da qui il termine multimessaggero) ha individuato la sorgente di provenienza extragalattica nella coincidenza tra l’emissione del neutrino e quella della radiazione elettromagnetica emessa dal blazar in questione. In pratica, l’analogo di ciò che è accaduto non molto tempo fa con la coincidenza tra la registrazione dell’arrivo di onde gravitazionali e di quelle dello spettro elettromagnetico relativo a due stelle di neutroni in rapida rotazione l’una rispetto all’altra, all’interno di un sistema binario, individuate per mezzo dell’emissione della loro radiazione (v. il mio articolo in questo blog, Ballando con le stelle di neutroni, dell’agosto scorso).

A quale distanza si trova il blazar TXS 0506+056? Un articolo molto interessante pubblicato a febbraio di quest’anno (S. Paiano, R. Falomo, A. Treves, and R. Scarpa – The Redshift of the BL Lac Object TXS 0506+056 – Published 2018, February 23. The Astrophysical Journal Letters, Volume 854, Number 2) ci fornisce la risposta: circa cinque miliardi di anni luce!

Insomma, una sventagliata di radiazione e di particelle altamente energetiche ha attraversato cinque miliardi di anni –luce di spazio – un ottavo del raggio dell’intero universo osservabile – e uno di quei proiettili ha colpito, nella landa gelata antartica, un bersaglio di dimensioni insignificanti rispetto alla distanza percorsa, mantenendo un’energia assolutamente non trascurabile. E questo, in virtù del fatto che l’universo è davvero uno spazio denso di neutrini, messaggeri in genere di eventi cosmici colossali, particelle eccentriche, come abbiamo detto tante volte in questo blog, che hanno una “vita sociale” estremamente scarsa, interagendo pochissimo col resto della materia e che presentano la stranissima proprietà di cambiare “sapore” durante il loro viaggio (oscillazione dei neutrini, argomento già trattato in questo blog).

I neutrini continuano quindi a tenere banco (lo si può desumere anche scorrendo l’indice di questo blog). E l’astronomia neutrinica, estesa a quella multimessaggero (che include anche l’astronomia delle onde gravitazionali), sta cambiando la visione dell’universo producendo una vera e propria rivoluzione nell’osservazione del cielo profondo.

Quel solitario neutrino caduto nel “piatto” del rivelatore, che ha dato un ulteriore impulso alla ricerca astronomica e astrofisica, è partito dal getto di un nucleo galattico circa mezzo miliardo di anni prima che la nostra Terra si consolidasse nella sua orbita attorno al giovane sole. Il flash blu depositato nel rivelatore dallo sciame di particelle che ha prodotto nella sua interazione ha illuminato il suo passato, il suo lunghissimo viaggio, testimoniando forse in modo indiretto l’età del pianeta che ci ospita.

E che noi abitiamo. Talvolta senza troppo rispetto. Senza molta saggezza. 



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