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Una ricerca italiana riapre il dibattito sull’origine dei neutrini più energetici dell’Universo. Studiando dati raccolti sotto i ghiacci dell’Antartide, due astrofisici dell’INAF propongono che una particolare famiglia di nuclei galattici attivi possa essere responsabile di parte di quei segnali.
Chi sono i protagonisti dello studio
Lo studio è stato condotto da Alberto Moretti e Alessandro Caccianiga, ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica. Hanno analizzato eventi raccolti dall’osservatorio IceCube e confrontato le direzioni dei neutrini con cataloghi astronomici.
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- Neutrini cosmici: particelle quasi prive di massa che viaggiano indisturbate su distanze cosmiche.
- Buchi neri supermassicci: motori energetici dei nuclei galattici attivi.
- Blazar FSRQ: quasar a spettro piatto con forti linee di emissione.
Il ruolo di IceCube e il catalogo IceCat-1
IceCube rimane la sorgente principale dei dati usati. L’osservatorio è installato al Polo Sud e misura la luce Cherenkov prodotta dalle interazioni dei neutrini nel ghiaccio.
Il campione selezionato
I ricercatori hanno scelto 30 eventi ad alta energia con localizzazione precisa nel cielo. Queste posizioni sono state messe a confronto con sorgenti catalogate dallo Sloan Digital Sky Survey.
- IceCat-1 ha fornito gli eventi con migliore risoluzione angolare.
- Lo Sloan Digital Sky Survey ha offerto la lista dei quasar e dei blazar.
- Il confronto ha evidenziato una correlazione favorevole ai FSRQ.
La correlazione non è casuale secondo i test statistici applicati. Tuttavia, il numero di eventi rimane contenuto.
Perché i blazar FSRQ sono candidati credibili
I blazar FSRQ sono nuclei galattici attivi orientati verso la Terra. Espellono getti relativistici che accelerano particelle a energie estreme.
- Nei getti si incontrano protoni ed elettroni ad altissima energia.
- Un campo intenso di fotoni favorisce le reazioni protone-fotone.
- Queste reazioni possono generare pioni che decadono in neutrini.
Questo meccanismo rende i FSRQ potenziali fabbriche di neutrini ad altissima energia. L’intensità delle linee di emissione spiega anche la maggiore probabilità di associazione.
Limiti attuali e passi successivi per la conferma
I dati attuali forniscono segnali incoraggianti, ma non determinanti. La complessità fisica dei blazar e la variabilità temporale complicano l’interpretazione.
Cosa manca per una prova definitiva
- Campioni di neutrini molto più numerosi.
- Osservazioni simultanee in più bande spettrali.
- Miglior risoluzione angolare degli eventi neutrino.
Per ottenere questi elementi servono strumenti più sensibili e tempo di esposizione maggiore. Progetti futuri, come IceCube-Gen2, puntano proprio all’aumento del volume di rivelazione e della sensibilità.
Implicazioni per l’astrofisica multimessaggera
Una conferma metterebbe i blazar FSRQ al centro di un quadro più ampio. L’astrofisica multimessaggera combina luce, raggi cosmici, onde gravitazionali e particelle come i neutrini.
- Permetterebbe di tracciare i processi di accelerazione nei getti.
- Aiuterebbe a mappare le sorgenti di raggi cosmici ultraenergetici.
- Favorirebbe collaborazioni tra osservatori elettromagnetici e rivelatori di neutrini.
Lo studio dell’INAF è un passo significativo in questa direzione. Gli autori sottolineano la necessità di dati aggiuntivi prima di attribuire con certezza la responsabilità ai FSRQ.
