La scoperta di una fonte di neutrini ed emissioni elettromagnetiche in un blazar rappresenta un nuovo successo per l’astronomia multimessaggero

Rappresentazione artistica di un blazar che emette neutrini e raggi gamma (Immagine cortesia IceCube/NASA)
Rappresentazione artistica di un blazar che emette neutrini e raggi gamma (Immagine cortesia IceCube/NASA)

Una serie di articoli pubblicati su varie riviste riporta vari aspetti di una ricerca che ha permesso di associare un neutrino rilevato dallo strumento IceCube al polo sud al blazar conosciuto come TXS 0506+056. In un articolo pubblicato già nel febbraio 2018 sulla rivista “The Astrophysical Journal Letters” un team guidato da Simona Paiano dell’INAF di Padova mostrava quel collegamento. In due articoli appena pubblicati sulla rivista “Science”, gruppi di scienziati da 18 diversi osservatori descrivono quelle che sono state definite osservazioni multimessaggero di quelle emissioni del neutrino ed elettromagnetiche e una seconda analisi che mostra che altri neutrini rilevati da IceCube provenivano dalla stessa fonte.

Il 22 settembre 2017 l’esperimento IceCube ha rilevato un neutrino ad altissima energia, tanto che ha generato un muone con un’energia di ben 22 TeV (TeraelettronVolt). Si è trattato di un evento molto raro perché la stima dell’energia del neutrino è stata di 290 TeV e ciò ha suggerito una provenienza dallo spazio profondo, addirittura da un’altra galassia. Identificato come IceCube-170922A, è diventato ancor più speciale perché ha dato inizio a un’indagine multimessaggero, cioè basata sia non solo sulla rilevazione del neutrino ma anche di osservazioni di emissioni elettromagnetiche.

La sola rilevazione del neutrino rendeva impossibile identificarne l’origine ma è stato possibile dedurre la direzione da cui proveniva e riferirla ad astronomi in grado di usare osservatori astronomici al suolo o spaziali che potessero trovare l’origine del neutrino IceCube-170922A. Il telescopio spaziale Fermi della NASA, il telescopio Gran Telescopio Canarias e i telescopi Major Atmospheric Gamma-Ray Imaging Cherenkov (MAGIC) sull’isola di La Palma hanno aiutato a individuare la fonte nel blazar TXS 0506+056, indicato come 3Fgl J0509+0541 nel catalogo Fermi.

I blazar sono un tipo di nucleo galattico attivo alimentato da un buco nero supermassiccio attivo a causa di una notevole quantità di materiali che orbitano attorno ad esso che vengono riscaldati al punto da emettere intense quantità di radiazioni elettromagnetiche. Quando i materiali vengono inghiottiti, una parte viene espulsa in getti ai poli che raggiungono velocità elevatissime.

Altri telescopi spaziali come Swift e NuSTAR della NASA, INTEGRAL dell’ESA e altri ancora hanno contribuito in vario modo alle ricerche aiutando a raccogliere le prove che la sorgente cercata fosse proprio nel blazar TXS 0506+056. I dati raccolti hanno anche permesso di calcolare la distanza del blazar, anche se in modo approssimativo per cui le varie fonti forniscono una misura tra i 3,5 e i 5 miliardi di anni luce dalla Terra.

Inizialmente c’era un altro “sospetto”, un altro blazar conosciuto come PKS 0502+049 che a fine 2014 aveva generato un lampo gamma, tipicamente associato all’emissione di neutrini. Alla fine però il flusso di neutrini dal blazar TXS 0506+056 è risultato simile alle sue emissioni di raggi gamma, un forte indizio che quelle emissioni erano generate dallo stesso meccanismo. Si è trattato probabilmente di quello che in gergo viene chiamato flare adronico, un’emissione di protoni ad altissima energia che genera raggi gamma e neutrini. Quest’indagine è stata descritta in un articolo pubblicato sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.

Nel passato, erano state trovate le fonti di emissioni di neutrini nel sole e in una supernova, questo è il primo caso in cui viene scoperta la fonte di neutrini provenienti da un’altra galassia. I commenti sono molto positivi anche perché si tratta di un nuovo caso di astronomia multimessaggero, stavolta con rilevazioni di neutrini e di emissioni elettromagnetiche. Segue il caso di rilevazioni di onde gravitazionali ed elettromagnetiche nel caso della kilonova mostrando nuovamente come la collaborazione tra agenzie spaziali e istituzioni scientifiche di tutto il mondo possa portare a grandi risultati scientifici.

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