È stata catturata la prima immagine delle particelle fantasma della Via Lattea. La scoperta dell’osservatorio di neutrini IceCube, finanziato dalla National Science Foundation degli Stati Uniti, presso la stazione Amundsen-Scott del Polo Sud della NSF in Antartide, è stata illustrata nel corso di un evento alla Drexel University e pubblicata sulla rivista Science. I neutrini, particelle subatomiche elementari di massa piccolissima e carica elettrica nulla, appartenenti al gruppo dei leptoni e alla famiglia dei fermioni, hanno disegnato un ritratto della nostra galassia diverso da qualsiasi altro prima d’ora.
Gli scienziati hanno ora rivelato un’immagine unica e diversa della nostra galassia, determinando l’origine galattica di migliaia di neutrini, invisibili e per questo denominati particelle fantasma, che esistono in grandi quantità ma che normalmente attraversano la Terra senza essere individuati. L’immagine della Via Lattea basata sui neutrini è la prima del suo genere: un ritratto galattico realizzato con particelle di materia, anziché con energia elettromagnetica.
“A questo punto della storia dell’umanità, siamo stati i primi a vedere la nostra galassia in qualcosa di diverso dalla luce“, ha detto Naoko Kurahashi Neilson, fisica della Drexel University, che assieme ai dottorandi, Steve Sclafani della Drexel University a Philadelphia e Mirco Hunnefeld della Dortmund University in Germania, ha esaminato per la prima volta l’immagine. “Come spesso accade, le scoperte più significative nella scienza sono rese possibili grazie ai progressi della tecnologia“, ha affermato Denise Caldwell, direttore della Divisione di Fisica della NSF. “Le capacità fornite dal sensibilissimo rivelatore IceCube, insieme ai nuovi strumenti di analisi dei dati, ci hanno dato una visione completamente nuova della nostra galassia, che prima era solo accennata”, ha continuato Caldwell. “Man mano che queste capacità continueranno ad essere perfezionate, potremo vedere questa immagine emergere con una risoluzione sempre maggiore, rivelando potenzialmente caratteristiche nascoste della nostra galassia mai viste prima dall’umanità”, ha sottolineato Caldwell.
“L’aspetto intrigante è che, a differenza di quanto accade per la luce di qualsiasi lunghezza d’onda, nei neutrini l’universo supera le sorgenti vicine della nostra galassia”, spiega Francis Halzen, fisico dell’Università del Wisconsin-Madison e ricercatore principale di IceCube.
Determinare la provenienza dei neutrini
Oltre all’ardua sfida di rilevare i neutrini, notoriamente sfuggenti, e di distinguerli da altri tipi di particelle interstellari, gli scienziati hanno come obiettivo quello di determinarne la provenienza. Quando i neutrini interagiscono con il ghiaccio sotto IceCube, questi rari incontri producono deboli schemi di luce che IceCube può rilevare. Alcuni schemi di luce sono altamente direzionali e puntano chiaramente verso una particolare area del cielo, permettendo ai ricercatori di determinare la fonte dei neutrini. Queste interazioni sono state alla base della scoperta, da parte della collaborazione IceCube, di neutrini provenienti da un’altra galassia distante 47 milioni di anni luce.
“Altre interazioni sono molto meno direzionali e producono vere e proprie palle di luce a cascata nel ghiaccio trasparente“, ha spiegato Kurahashi Neilson che assieme ai suoi colleghi, Sclafani e Hunnefeld, in collaborazione IceCube, ha sviluppato un algoritmo di apprendimento automatico che ha confrontato la posizione relativa, le dimensioni e l’energia di oltre 60.000 cascate di luce generate dai neutrini e registrate da IceCube nel corso di 10 anni. Quando hanno alimentato l’algoritmo con i dati reali forniti da IceCube, è emersa un’immagine che mostrava punti luminosi corrispondenti a punti della Via Lattea, sospettati di emettere neutrini. “Ora è stata misurata una controparte di neutrini, confermando così ciò che sappiamo sulla nostra galassia e sulle sorgenti di raggi cosmici”, ha sottolineato Sclafani.
Nel corso di molti decenni, gli scienziati hanno rivelato innumerevoli scoperte astronomiche ampliando i metodi utilizzati per osservare l’universo. Ai progressi un tempo rivoluzionari, come la radioastronomia e l’astronomia a infrarossi, si è aggiunta una nuova classe di tecniche osservative che utilizzano fenomeni come le onde gravitazionali e, ora, i neutrini. “L”immagine della Via Lattea basata sui neutrini rappresenta un ulteriore passo avanti in un’ampia linea di scoperte“, ha detto Kurahashi Neilson.
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