Nel cuore del Mar Mediterraneo, a migliaia di metri di profondità al largo della Sicilia, un rivelatore sottomarino ha intercettato una particella proveniente dagli angoli più remoti dell’universo. Si tratta del neutrino più energetico mai osservato, registrato il 13 febbraio 2023 dall’osservatorio di neutrini KM3NeT/ARCA. Secondo un nuovo studio della collaborazione scientifica internazionale KM3NeT, pubblicato sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics e che vede tra gli autori anche la ricercatrice Meriem Bendahman dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), questa particella straordinaria potrebbe avere origine nei blazar, galassie attive con un buco nero supermassiccio al centro capace di lanciare potentissimi getti di plasma in direzione della Terra.
Un’energia senza precedenti
Il neutrino rilevato possedeva un’energia di circa 220 petaelettronvolt (PeV), oltre un ordine di grandezza superiore rispetto a quella dei neutrini ad alta energia osservati fino ad oggi. Numeri difficili anche solo da immaginare: queste particelle quasi prive di massa attraversano indisturbate intere galassie, e raramente interagiscono con la materia.
Proprio per questa loro natura elusiva, i neutrini sono considerati preziosi “messaggeri cosmici”. Possono trasportare informazioni dirette sugli ambienti più estremi dell’universo, luoghi in cui le particelle vengono accelerate a energie enormi.
Un telescopio negli abissi
Per intercettarli, gli scienziati utilizzano strumenti giganteschi e altamente sensibili. KM3NeT/ARCA è uno di questi: un osservatorio installato nelle profondità del Mediterraneo progettato per rilevare la luce Cherenkov, un debole bagliore blu che si produce quando particelle secondarie generate dall’interazione di un neutrino attraversano l’acqua a velocità superiori a quella della luce nel mezzo.
Il segnale registrato nel 2023 ha subito attirato grande attenzione nella comunità scientifica. L’origine di neutrini con energie così estreme, infatti, rimane ancora uno dei misteri aperti dell’astrofisica delle alte energie.
L’ipotesi dei blazar
Nel nuovo studio i ricercatori hanno esplorato l’ipotesi che il neutrino provenga da una popolazione di blazar, una classe di nuclei galattici attivi in cui i getti relativistici emessi dal buco nero centrale sono orientati verso la Terra. Questi oggetti sono considerati tra i più potenti acceleratori naturali di particelle conosciuti.
Per verificare questa possibilità, il team ha utilizzato simulazioni numeriche in grado di riprodurre una popolazione realistica di blazar e di stimare il flusso di neutrini e raggi gamma che potrebbero produrre. I risultati sono stati confrontati con osservazioni provenienti da diversi strumenti, tra cui l’IceCube Neutrino Observatory e il telescopio spaziale Fermi per i raggi gamma.
L’importanza di ciò che non si vede
Un aspetto cruciale dell’analisi riguarda anche ciò che non è stato osservato. Nei dati disponibili non compaiono altri eventi comparabili, suggerendo che neutrini con energie così elevate siano estremamente rari.
Inoltre, nel momento della rilevazione non è stato identificato alcun segnale elettromagnetico simultaneo – in radio, ottico, raggi X o gamma – proveniente dalla stessa regione del cielo. Questo rende meno probabile l’origine da una singola sorgente puntuale, come un’esplosione o un flare improvviso.
Secondo i ricercatori, l’evento potrebbe quindi essere il risultato di un flusso diffuso prodotto da molti blazar distribuiti nell’universo.
Un osservatorio ancora in crescita
La risposta definitiva potrebbe arrivare nei prossimi anni. Al momento della rilevazione, infatti, KM3NeT funzionava con circa il 10% della configurazione finale ed è tuttora in fase di costruzione.
Con l’espansione dell’apparato e l’accumulo di nuovi dati, gli scienziati sperano di individuare altri neutrini ultra-energetici. Ogni nuovo evento potrà aiutare a ricostruire l’origine di queste particelle straordinarie e a comprendere meglio i meccanismi che accelerano materia ed energia negli ambienti più estremi dell’universo.
In altre parole, nelle profondità del Mediterraneo potrebbe trovarsi una delle chiavi per decifrare alcuni dei fenomeni più violenti e misteriosi del cosmo.
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