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La ‘fabbrica’ di neutrini

Creato il 17 novembre 2014 da Media Inaf
L'immagine ripresa da Chandra attorno alla regione centrata su Sagittarius A*. Credit: NASA/CXC/Univ. of Wisconsin/Y.Bai. et al.

L’immagine ripresa da Chandra attorno alla regione centrata su Sagittarius A*. Credit: NASA/CXC/Univ. of Wisconsin/Y.Bai. et al.

Che cosa unisce il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia con l’osservatorio antartico IceCube? i neutrini.

O almeno è quanto ritengono un team di ricercatori dell’Università del Winsconsin in un articolo pubblicato sulla rivista Physical Review, realizzato utilizzando dati raccolti con i telescopi Chandra, Swift e NuStar.

A differenza della luce o di altre particelle cariche, i neutrini possono avere origine dalle regioni più interne delle proprie sorgenti e viaggiare nello spazio senza essere interagire con la materia o, come avviene nel caso di particelle cariche, senza essere deflesse dai campi magnetici. Mentre il Sole produce neutrini che bombardano costantemente la Terra, esistono altri tipi di neutrini di energia più elevata, fino a qualche milione o miliardi di volte superiore, che vengono rivelati raramente. Infatti, da molto tempo gli astronomi danno la caccia a queste particelle per tentare di svelare la loro origine. “Cercare di capire da dove provengono queste particelle così energetiche rappresenta uno dei maggiori sforzi della ricerca nel campo della moderna astrofisica”, dichiara Yang Bai dell’Università del Wisconsin a Madison e autore principale dello studio pubblicato su Physical Review D. Gli scienziati hanno proposto alcuni modelli secondo cui queste particelle molto energetiche vengono create a seguito di eventi di alta energia, come la fusione di galassie, l’accrescimento di materia attorno a buchi neri supermassicci o l’accelerazione di particelle nelle pulsar.

Dato che i neutrini attraversano indisturbati la materia, diventa estremamente difficile costruire dei rivelatori che siano in grado di identificare esattamente da dove si sono originate le particelle. Dal 2010, anno in cui sono entrati in funzione gli strumenti, l’osservatorio per neutrini IceCube del Polo Sud ha rivelato appena 36 neutrini di alta energia. Nonostante ciò, unendo le straordinarie capacità di IceCube con quelle osservative dei tre telescopi spaziali della NASA, Chandra, Swift e NuSTAR, gli scienziati hanno analizzato tutta una serie di eventi violenti che corrispondevano all’arrivo di un neutrino energetico sui rivelatori a Terra, trovando così una correlazione con Sagittarius A*, il buco nero di quasi 4 milioni di masse solare che risiede nel centro della Via Lattea. “Abbiamo controllato cosa è successo una volta che Chandra ha catturato il più grande outburst mai registrato da Sagittarius A* e meno di tre ore dopo, IceCube ha rivelato un neutrino energetico”, spiega Andrea Peterson dell’Università del Wisconsin e co-autore dell’articolo. “Oggi abbiamo la prima evidenza che una sorgente astrofisica, cioè il buco nero supermassiccio della Via Lattea, possa produrre i neutrini di alta energia”, ha aggiunto Bai. Inoltre, si sono registrati altri eventi osservati da IceCube nell’arco di qualche giorno rispetto ai flare di Sgr A* che sono stati rivelati anche da Swift e NuSTAR.

I ricercatori stanno ora tentando di capire come il buco nero della Via Lattea possa generare neutrini di alta energia. Un’idea potrebbe essere dovuta ad un processo di accelerazione di particelle da parte di un’onda d’urto. In breve, quando esse passano in prossimità del buco nero si producono particelle cariche che poi si trasformano in neutrini.

Infine, questo risultato potrebbe contribuire a risolvere un enigma astrofisico: la sorgente dei raggi cosmici di alta energia. Dato che le particelle cariche che costituiscono i raggi cosmici sono deflesse dai campi magnetici della nostra galassia, gli scienziati non sono mai stati in grado di identificare la loro origine. Le particelle cariche accelerate da un’onda d’urto in prossimità di Sgr A* potrebbero rappresentare una importante sorgente di raggi cosmici molto energetici.


Physical Review D: Y. Bai, A. J. Barger, V. Barger, R. Lu, A. D. Peterson, and J. Salvado - Neutrino lighthouse at Sagittarius A*

arXiv: Neutrino Lighthouse at Sagittarius A*

Fonte: Media INAF | Scritto da Corrado Ruscica


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