Un nuovo studio condotto da due ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Alberto Moretti e Alessandro Caccianiga, ha trovato un possibile legame tra i neutrini ad altissima energia e una specifica categoria di buchi neri supermassicci: i blazar a spettro piatto, o blazar FSRQ (Flat Spectrum Radio Quasar).
La ricerca si basa sui dati dell’esperimento IceCube, l’osservatorio per neutrini installato sotto i ghiacci dell’Antartide, ed è stata pubblicata sulla rivista Astronomy & Astrophysics.
I neutrini cosmici sono particelle elementari prive di carica elettrica, in grado di percorrere miliardi di anni luce senza alterare la loro traiettoria. Per questo motivo, sono una delle chiavi più promettenti per studiare i processi ad altissima energia che avvengono nelle regioni più remote e dense dell’Universo. La loro origine, però, resta in larga parte sconosciuta.
L’ipotesi che i buchi neri supermassicci, e in particolare i blazer FSRQ, possano emetterli, era già stata avanzata, ma finora non era mai stato trovato un legame così chiaro tra la direzione da cui arrivano i neutrini e la posizione di questi oggetti nel cielo.
Il contributo di IceCube, cacciatore di neutrini
Il cuore dell’analisi è il catalogo IceCat-1, una selezione di eventi registrati dall’osservatorio IceCube. Questo strumento, operativo dal 2011 presso la base Amundsen-Scott al Polo Sud, è composto da oltre 5000 sensori ottici distribuiti su un chilometro cubo di ghiaccio. Sono progettati per rilevare la radiazione Cherenkov: una luce prodotta quando un neutrino interagisce con il ghiaccio, generando particelle cariche in movimento.
I ricercatori hanno selezionato dal catalogo un campione di 30 neutrini ad alta energia con una localizzazione precisa nel cielo. Queste posizioni sono state confrontate con quelle di un campione di quasar, raccolto dallo Sloan Digital Sky Survey, che include anche blazar FSRQ. I risultati mostrano una correlazione statisticamente significativa proprio con i blazar che presentano intense linee di emissione nel loro spettro, cioè i FSRQ.
I blazar sono una sottoclasse di nuclei galattici attivi, alimentati da buchi neri supermassicci che emettono getti relativistici (lunghi getti di particelle ad alta energia) puntati quasi esattamente verso la Terra. All’interno di questi getti si trovano elettroni e protoni che interagiscono con un denso campo di fotoni, un ambiente potenzialmente adatto alla produzione di neutrini energetici, attraverso processi di interazione protone-fotone.
Verso una conferma definitiva?
La struttura dei dati e le proprietà dei blazar analizzati sono ancora complesse e poco chiare. Per confermare con certezza il legame tra questi oggetti e i neutrini serviranno più osservazioni e un numero maggiore di eventi rilevati.
IceCube continuerà a raccogliere dati nei prossimi anni e sarà potenziato da nuovi progetti come IceCube-Gen2, pensati per aumentare la sensibilità dello strumento e il volume di cielo osservabile. Con campioni più ampi sarà possibile capire meglio se i blazar FSRQ sono davvero tra le principali sorgenti dei neutrini cosmici ad altissima energia.
Nel frattempo, lo studio condotto dall’INAF rappresenta comunque un passo importante nella comprensione dei fenomeni più estremi dell’Universo. Ed è un altro esempio di come l’astrofisica multimessaggera, che combina l’osservazione della luce con quella di particelle come i neutrini, stia diventando sempre più centrale nello studio del cosmo.
