IceCube: il telescopio sotto il ghiaccio dell’Antartide scopre i primi neutrini galattici | Scienze

Un enorme telescopio costruito sotto il ghiaccio antartico ha rilevato per la prima volta i neutrini dalla nostra galassia, la Via Lattea. Questa scoperta è la conferma di un fenomeno previsto anni fa, e implica l’esistenza di oggetti sconosciuti nel nostro vicinato cosmico che sono in grado di produrre le particelle più energetiche dell’universo.

I neutrini sono le particelle più abbondanti nell’universo. Ogni secondo circa 100 miliardi passano attraverso il nostro corpo senza che ce ne accorgiamo. Queste particelle spettrali non hanno carica elettrica e quasi nessuna massa. La stragrande maggioranza dei neutrini attraversa la Terra da un lato all’altro senza lasciare traccia. Ma alcuni di loro interagiscono con un atomo e producono un lampo di luce blu che rende possibile individuare la loro fonte.

Il telescopio IceCube è un blocco di un chilometro cubo di ghiaccio antartico dove sono stati collocati più di 5.000 rivelatori sferici in grado di captare i lampi lasciati dai neutrini nella loro scia. Nel 2013, l’osservatorio ha rilevato i primi neutrini al di fuori della nostra galassia. Epi e Blas furono battezzati e aprirono una nuova era dell’astronomia, anche se non era possibile dire esattamente da dove venissero.

Nel 2017 e nel 2022 sono state intrappolate alcune decine di neutrini, che hanno permesso di identificare le prime due sorgenti al di fuori della nostra galassia: due buchi neri in cui potrebbero stare milioni di stelle come il sole. Nel primo caso i neutrini hanno viaggiato a una velocità prossima a quella della luce più di 4 miliardi di anni fa dalla lontana galassia TXS 0506+065, nel secondo provenivano dalla galassia Messier 77 appena 47 milioni di anni luce dal nostro sistema solare.

I neutrini sono associati ai raggi cosmici, pacchetti di particelle cariche che sono le più energetiche dell’universo. Nel 1993, un telescopio nello Utah (USA) catturò la più potente particella conosciuta di questo tipo. Era vicino alla velocità della luce e la sua energia era milioni di volte superiore a quella del più potente acceleratore di particelle del mondo, l’LHC. All’inizio era chiamato il segnale WTF (le iniziali What the Fuck!, in inglese), anche se alla fine fu battezzato come OMG (Dio mio). Gli astrofisici usano grandi rivelatori di neutrini per cercare di capire da dove provengono i raggi cosmici.

In questa occasione, IceCube ha rilevato centinaia di neutrini che provengono dal centro della nostra galassia, a circa 25.000 anni luce di distanza, e con un’energia 10.000 volte maggiore di un acceleratore di particelle, spiega. Ignacio Tapwada, portavoce ufficiale del telescopio IceCube. «Rilevare questi neutrini galattici dovrebbe essere più facile, ma si scopre che la Via Lattea non produce molto. Alla fine siamo riusciti a catturarli, e quindi sappiamo che nel nostro ambiente cosmico ci sono anche oggetti in grado di produrli», sottolinea Taboada. , un ricercatore di origine venezuelana che ha lavorato all’IceCube sin dal suo inizio, nel 2010. La scoperta è stata pubblicata oggi sulla rivista Scienzeriferimento della migliore scienza del mondo.

L’IceCube si trova sotto la base americana Amundsen-Scott nell’Antartide, dove la temperatura media è di meno 50 gradi. Durante l’inverno antartico, che dura sei mesi in cui è sempre notte, solo due persone rimangono alla base per mantenere in funzione l’IceCube. Nel frattempo, un team di oltre 300 scienziati provenienti da più di una dozzina di paesi ha accesso ai dati in tempo reale.

Per la scoperta di oggi è stata sviluppata un’intelligenza artificiale che ha analizzato un miliardo di segnali di neutrini catturati tra il 2011 e il 2022, e ne ha selezionati alcune centinaia dalla Via Lattea. Juanan Aguilar, fisico From Simple, parte del team di IceCube, spiega che “prima venivano usati modelli statistici meno raffinati per analizzare i segnali raccolti dal telescopio”. Nuovi strumenti basati su reti neurali rendono possibile eliminare il rumore prodotto da altre particelle e rimanere solo con “segnali che provengono dall’interno della galassia”.

La Via Lattea ha la forma di una spirale oblata, come un biscotto, e i segnali sembrano provenire dal bordo. I dati di IceCube mostrano che esiste una sorta di nebulosa nuvola di neutrini che si estende attraverso l’intero centro della galassia. Inoltre, possono esserci una o più sorgenti puntiformi di neutrini. Uno di questi è probabilmente Sagittarius A*, un buco nero con una massa equivalente a quattro milioni di stelle come il Sole che risiede al centro della galassia. Sono possibili anche altri oggetti sconosciuti che producono raggi cosmici e neutrini, come un buco nero che inghiotte una stella vicina.

“La scoperta di IceCube rivela che devono esserci enormi acceleratori di particelle nella nostra galassia” simili a quelli precedentemente scoperti in altre galassie più o meno distanti, riassume. Francesco Salsa, scienziato dell’Istituto di Fisica Fisica di Valencia. Nello stesso mese, il rivelatore di neutrini Antares, situato sotto il Mar Mediterraneo al largo della costa di Tolone (Francia), ha rilevato un segnale di neutrini galattici. “L’affidabilità di questo segnale era di due auto, il che significa che c’è una probabilità del 100% che il segnale sia sbagliato”, spiega Salesa. “L’osservazione di IceCube ha un sigma di 4,5, una possibilità di errore su 10 milioni.” È più affidabile, ma non è in grado di rivendicare la scoperta, il che richiederebbe cinque sigma, una possibilità su 3,5 milioni.

Sta iniziando una corsa globale per determinare l’origine dei neutrini galattici. IceCube, guidato principalmente dagli Stati Uniti, continuerà a funzionare per diversi anni e può farcela. Ma essere nell’emisfero australe pone il centro della galassia direttamente sopra di esso, il che provoca molto rumore causato da altre particelle elementari prodotte nell’atmosfera, il sole e altre cose. KM3Net, un nuovo telescopio sottomarino nel Mar Mediterraneo con due siti, Arca e Orca, vicino a Tolone e in Sicilia (Italia), è attualmente in costruzione. Essendo nell’emisfero settentrionale, la Terra fungerebbe da filtro e teoricamente sarebbe in grado di individuare meglio l’origine degli elusivi neutrini galattici.

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