{"id":6673,"date":"2018-07-16T15:57:36","date_gmt":"2018-07-16T13:57:36","guid":{"rendered":"http:\/\/www.media.inaf.it\/2018\/07\/12\/neutrino-multimessaggero-icecube\/"},"modified":"2018-07-16T19:44:58","modified_gmt":"2018-07-16T17:44:58","slug":"inizia-lera-dellastronomia-dei-neutrini-media-inaf","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cielipiemontesi.it\/?p=6673","title":{"rendered":"Inizia l\u2019era dell\u2019astronomia dei neutrini | MEDIA INAF"},"content":{"rendered":"

Si apre una finestra sull’astronomia neutrinica con la rilevazione di un neutrino cosmico grazie all’associazione con una sorgente di raggi gamma, cio\u00e8 fotoni di alta e altissima energia. La sorgente \u00e8 un blazar, cio\u00e8 una galassia attiva con un buco nero supermassiccio al centro, a 4,5 miliardi di anni luce di distanza. La scoperta realizzata grazie allo sforzo di numerosi ricercatori provenienti da Inaf, Infn, Asi e universit\u00e0<\/strong><\/em><\/p>\n

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In questo rendering artistico, basato su un\u2019immagine reale del laboratorio IceCube al Polo Sud, una sorgente distante emette neutrini rilevati sotto il ghiaccio dai sensori di IceCube chiamati DOM. Crediti: IceCube \/ Nsf<\/p>\n<\/div>\n

Per la prima volta, gli scienziati sono riusciti a individuare la possibile sorgente di un neutrino<\/a> cosmico grazie all\u2019associazione con una sorgente di raggi gamma<\/strong>, cio\u00e8 fotoni di alta e altissima energia. Si tratta di un blazar<\/a>,<\/strong> ossia una galassia attiva con un buco nero supermassiccio al centro, distante 4,5 miliardi di anni luce<\/a>,<\/strong> in direzione della costellazione di Orione. A questo straordinario risultato, pubblicato oggi su Science<\/i>, i ricercatori sono arrivati combinando i dati del rivelatore di neutrini IceCube<\/a>,<\/strong> che opera tra i ghiacci del Polo Sud, e altri 15 esperimenti per la rivelazione dei fotoni da terra e nello spazio.\u00a0L\u2019Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), l\u2019Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), l\u2019Agenzia spaziale italiana (Asi) e varie Universit\u00e0 italiane hanno dato contributi determinanti attraverso la partecipazione dei propri ricercatori a molti degli esperimenti e osservatori coinvolti nella scoperta.<\/p>\n

Questa osservazione senza precedenti, frutto del lavoro \u201ccorale\u201d dell\u2019astronomia multimessaggero<\/a>,<\/strong> ha fornito anche un solido indizio verso la spiegazione di uno dei maggiori misteri ancora irrisolti: l\u2019origine dei raggi cosmici di altissima energia. I raggi cosmici<\/a> <\/strong>sono, infatti, composti prevalentemente da protoni, particelle elettricamente cariche che sono quindi deviate dai campi magnetici che permeano lo spazio, impedendoci di risalire alla loro origine. Un aiuto per chiarire questo mistero, che dura da oltre 100 anni, arriva dai neutrini che sono prodotti proprio dai protoni di alta energia. Essendo particelle neutre e con massa piccolissima, i neutrini non vengono deviati dai campi magnetici e interagiscono pochissimo con la materia, dimostrandosi dunque perfetti messaggeri, in grado di portarci diritti alla loro origine.<\/p>\n

Nichi D\u2019Amico, <\/b>presidente dell\u2019Inaf, commenta entusiasta: \u00abAnche in questa scoperta, come nel caso dell\u2019emissione di onde gravitazionali da parte del primo merger<\/em> di due stelle di neutroni mai osservato<\/a>,<\/strong> la potenza di fuoco di cui dispone l\u2019Inaf, a tutte le lunghezze d\u2019onda e con strumentazione di avanguardia da terra e dallo spazio, si \u00e8 dimostrata determinante per rispondere ad alcune delle domande fondamentali per la comprensione dell\u2019universo\u00bb.<\/p>\n

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Dal neutrino all\u2019osservazione spaziale e terrestre. Crediti: da un video della National Science Foundation<\/p>\n<\/div>\n

Una osservazione, molti messaggeri.\u00a0<\/b>Era il 22 settembre 2017 quando il rivelatore di neutrini IceCube osservava un interessante neutrino, battezzato poi IC-170922A<\/strong>. Interessante perch\u00e9 la sua energia molto elevata, pari a 290 TeV (teraelettronvolt, mille miliardi di elettronvolt), indicava, con ogni probabilit\u00e0, che era stato originato da un lontano oggetto celeste molto \u201cattivo\u201d. Poich\u00e9, in base alle teorie, la produzione di neutrini cosmici \u00e8 sempre accompagnata da raggi gamma, quando IceCube ha visto IC-170922A ha subito lanciato un\u2019 \u201callerta neutrino\u201d a tutti i telescopi, disseminati nello spazio e sulla Terra, nella speranza che le loro osservazioni potessero aiutare a individuarne con precisione la sorgente. E cos\u00ec \u00e8 stato.<\/p>\n

A tal proposito il presidente dell\u2019Agenzia Spaziale Italiana Roberto Battiston<\/strong> ha dichiarato: \u00abUn altro grande risultato dell\u2019astronomia multimessaggero, oltre ai fotoni e alle onde gravitazionali, sorgenti estremamente energetiche nell\u2019universo comunicano\u00a0 con noi attraverso neutrini di altissima energia. Grazie a questa nuova astronomia l\u2019universo ogni giorno diventa pi\u00f9 piccolo e meno sconosciuto, grazie ai sofisticati strumenti a terra e nello spazio sviluppata dai ricercatori di Asi, Inaf e Infn\u00bb.<\/p>\n

Il satellite Fermi<\/a>,<\/strong> realizzato dalla Nasa e che conta su una importante partecipazione di Asi, Inaf e Infn, osservando con il telescopio Lat<\/a><\/strong> i raggi gamma molto energetici provenienti dalla direzione del neutrino, ha trovato un\u2019emissione coincidente con una sorgente di raggi gamma che era in stato \u201ceccitato\u201d. Era il blazar TXS 0506+056: un nucleo galattico attivo, cio\u00e8 un buco nero supermassiccio al centro di una galassia che espelle un getto di materia relativistica, flussi di particelle e radiazioni energetiche a velocit\u00e0 vicine a quella della luce. Fermi-Lat ha diramato subito l\u2019allerta tramite un ATel, un Telegramma Astronomico come viene chiamato, che ha consentito a tutti gli altri 14 esperimenti di puntare la sorgente. Il satellite italiano Agile<\/a>,<\/strong> realizzato da Asi con il contributo di Inaf e Infn, ha quindi confermato l\u2019informazione di Fermi-Lat con un altro Telegramma. Anche i telescopi Magic<\/strong><\/a>,<\/strong> realizzati e gestiti con il contributo importante di Inaf e Infn, sull\u2019isola di La Palma alle Canarie, che studiano i raggi gamma da terra attraverso la radiazione Cherenkov prodotta dall\u2019interazione dei fotoni gamma provenienti dalle sorgenti celesti con l\u2019atmosfera terrestre, hanno orientato i loro giganteschi specchi verso la sorgente riuscendo, con 12 ore di osservazione, a rivelarla osservandola a un\u2019energia mille volte maggiore di quella di Fermi, fornendo cos\u00ec un altro importante pezzo per il completamento di questa scoperta.<\/p>\n

Tra gli esperimenti che studiano i fotoni e che hanno rivelato la sorgente, ci sono anche altri tre satelliti con una significativa partecipazione italiana: Swift<\/a>,<\/strong> della Nasa, che ha un piccolo campo di vista ma una elevata capacit\u00e0 di \u2018girarsi\u2019 per ripuntare velocemente una sorgente improvvisamente \u2018eccitata\u2019, NuSTAR<\/a>,<\/strong> sempre della Nasa, che con i propri telescopi per i raggi X riesce a fare immagini dell\u2019Universo ad alta energia, e Integral<\/a>,<\/strong> dell\u2019Esa, che non hanno visto la sorgente ma ha fornito un limite superiore alla sua intensit\u00e0, permettendo agli scienziati di escludere che il neutrino fosse associato a un lampo di raggi gamma (grb, Gamma Ray Burst).<\/p>\n

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Rendering artistico di un nucleo galattico attivo. Il buco nero supermassiccio al centro del disco di accrescimento invia un getto di materia ad alta energia nello spazio. Crediti: DESY, Science Communication Lab<\/p>\n<\/div>\n

Grazie alla combinazione di tutte le diverse osservazioni \u00e8 stato cos\u00ec possibile individuare proprio nel blazar TXS 0506+056, che si trova al cuore di una galassia a una distanza di 4,5 miliardi di anni luce dalla Terra, la probabile sorgente del neutrino. La distanza di tale galassia ospite \u00e8 stata misurata da un team di ricercatori dell\u2019Inaf di Padova.<\/strong><\/p>\n

L\u2019identificazione della sorgente dei raggi cosmici. <\/b>Diversamente dal caso delle onde gravitazionali e del violento lampo gamma prodotti nella fusione di due stelle di neutroni, dove l\u2019identificazione della sorgente si basava su una coincidenza temporale molto stretta, l\u2019associazione fra il neutrino di IceCube e la sorgente TXS 0506+056, indicata dal telescopio Lat a bordo di Fermi, si fonda sulla coincidenza di posizione, all\u2019interno di un decimo di grado, la cui affidabilit\u00e0 \u00e8 stata calcolata basandosi sui dati Fermi-Lat. Per riuscire ad associare IC-170922A con la sorgente TXS 0506+056, il team Fermi-Lat ha dovuto riprodurre l\u2019intero cielo gamma e studiarne la variabilit\u00e0 arrivando a valutare la probabilit\u00e0 di una coincidenza spaziale spuria a meno dell\u20191%. Un ulteriore indizio viene dall\u2019osservazione da parte di Magic dei fotoni gamma a energie prossime a quelle del neutrino rivelato da IceCube, che rende questa associazione ancora pi\u00f9 stringente e permette di avere un quadro pi\u00f9 chiaro sull\u2019origine di entrambe le emissioni.<\/p>\n

\u00abQuesto \u00e8 un risultato si estrema importanza, \u2013 ha sottolineato\u00a0Fernando Ferroni<\/strong>, presidente dell\u2019Infn \u2013 perch\u00e9 innanzitutto conferma la straordinaria potenza di indagine dell\u2019astronomia multimessaggero. Il fatto poi che, in questo caso, sia stato un neutrino a innescare la scoperta conferma il ruolo chiave che questa\u00a0sfuggente e ancora poco conosciuta particella pu\u00f2 giocare nella nostra comprensione dell\u2019universo e, quindi, quanto \u00e8 fondamentale riuscire a conoscerne a fondo la natura. La rivelazione di IceCube conferma, inoltre, l\u2019efficacia delle nostre strategie di indagine dei neutrini: vale a dire andare, non solo sottoterra come nei Laboratori Infn del Gran Sasso, ma anche sotto i ghiacci e sott\u2019acqua come fa l\u2019esperimento Antares, cui collaboriamo al largo delle coste francesi, e KM3Net, che stiamo realizzando assieme a una collaborazione internazionale in Sicilia. E le osservazioni dei rivelatori di fotoni gamma, come Fermi e Magic, confermano la nostra abilit\u00e0, scientifica e tecnologica, di indagare il mondo delle particelle elementari con molti diversi strumenti. Infine, ma non ultimo, questo risultato d\u00e0 un\u2019ulteriore conferma della capacit\u00e0 della fisica italiana di essere protagonista delle grandi imprese scientifiche che si conducono a livello mondiale\u00bb.<\/p>\n

Conclusione.\u00a0<\/b>Nel blazar TXS 0506+056 il getto, alimentato dalla materia espulsa dal disco di accrescimento del buco nero nel quale era precipitata, \u00e8 proprio la regione in cui le osservazioni di onde radio e di raggi gamma ci dicono che vengono accelerate particelle di alta energia. Adesso, che oltre ai raggi gamma abbiamo osservato anche un neutrino molto energetico, possiamo concludere che, oltre agli elettroni (e ai positroni), ci sono sicuramente anche protoni accelerati. Possiamo, inoltre, affermare che, per produrre il neutrino osservato, questi protoni sono sicuramente di energia estremamente elevata. Oltre a testimoniare in maniera chiara la presenza di protoni accelerati, il neutrino IC-170922A ci permette di risolvere, in parte, il mistero rappresentato dai raggi cosmici di energie estreme. Questo straordinario risultato della neonata astronomia multimessaggero conferma dunque la strettissima connessione che sussiste tra i diversi messaggeri cosmici.<\/p>\n

Per saperne di pi\u00f9:<\/strong><\/p>\n