Svelato il mistero del neutrino fantasma: arriva dalla galassia lontana Shadow Blaster

I neutrini sono particelle fondamentali del cosmo che vivono un’esistenza spettrale. Privi di carica elettrica e con una massa quasi nulla, attraversano costantemente lo Spazio interagendo raramente con la materia, il che rende la loro origine uno dei misteri più complessi dell’astronomia. Gli scienziati hanno però compiuto un balzo in avanti decisivo, identificando una galassia estremamente luminosa come la fonte più probabile di un evento ad altissima energia. Questo oggetto celeste, distante 11 miliardi di anni luce e soprannominato Shadow Blaster, vanta una luminosità pari a trilioni di volte quella del Sole nell’infrarosso e produce stelle a un ritmo frenetico all’interno di un nucleo molto denso. La scoperta fornisce finalmente una prova osservativa concreta: le lontane galassie in fase di formazione stellare svolgono un ruolo primario nella creazione dei neutrini cosmici.

La caccia alla sorgente del segnale e l’aiuto della lente gravitazionale

Tutto ha avuto inizio nel 2021, quando l’osservatorio IceCube in Antartide ha lanciato un’allerta alla comunità scientifica per aver rilevato un neutrino ad alta energia, catalogato come IC 210922A, proveniente da una regione in direzione della costellazione di Eridano. Diverse squadre di ricerca hanno immediatamente avviato indagini approfondite utilizzando una vasta gamma di strumenti e telescopi, senza tuttavia trovare alcun riscontro visibile nei raggi X, nei raggi gamma o nello spettro ottico.

A pochi giorni dall’allerta iniziale, il gruppo di ricerca guidato da Yuji Urata ha utilizzato i telescopi JCMT e SMA, individuando finalmente Shadow Blaster. Per studiare i dettagli intimi di questa galassia, i ricercatori hanno sfruttato un provvidenziale effetto di lente gravitazionale generato da una galassia in primo piano che ne amplificava il segnale. Grazie agli strumenti GMOS e GNIRS del telescopio Gemini Nord, gli scienziati sono riusciti a ricavare i parametri esatti di questa lente naturale.

“I dati combinati di GMOS e GNIRS ci hanno aiutato a misurare la distanza della galassia lente e a determinare che si tratta di una galassia ellittica massiccia. Questa informazione è stata cruciale per stimare la distribuzione della massa della lente e costruire un modello della lente gravitazionale“, ha spiegato Urata.

Un acceleratore naturale di particelle e l’assenza di buchi neri

Unendo il modello della lente gravitazionale con le immagini catturate dal telescopio ALMA, il team ha scoperto che la regione centrale di Shadow Blaster è un ambiente estremo e compatto, saturo di gas e polveri. Secondo i modelli teorici, un simile scenario agisce come un formidabile acceleratore naturale di particelle: qui le particelle energetiche collidono ripetutamente con il gas circostante, generando i neutrini.

A rendere Shadow Blaster ancora più interessante è l’assenza di qualsiasi caratteristica tipica di un buco nero attivo. La scoperta dimostra che la produzione di neutrini ad alta energia può avvenire a causa delle immense densità tipiche dei processi di formazione stellare, un fenomeno molto comune nell’Universo di 10 miliardi di anni fa. “Shadow Blaster possiede il tipo di ambiente denso e ricco di gas che i modelli teorici hanno a lungo suggerito potesse produrre efficientemente neutrini ad alta energia“, ha precisato Urata. “Se confermata, Shadow Blaster sarebbe la prima galassia polverosa in formazione stellare direttamente collegata a un evento di neutrini ad alta energia“.

Il futuro dell’astronomia multi-messaggera

Questo successo senza precedenti evidenzia un nuovo modo di esplorare il cosmo, combinando lo studio delle particelle elementari con le classiche osservazioni luminose per svelare l’invisibile. “Questa svolta mostra come i rivelatori di particelle e i telescopi diventino molto più efficaci quando lavorano insieme, aprendo una potente finestra ‘multi-messaggero’ sull’Universo“, ha dichiarato Martin Still, Direttore del Programma presso la National Science Foundation. “Combinando i segnali delle particelle e della luce, gli scienziati possono esplorare ambienti ed eventi cosmici distanti con un dettaglio senza precedenti — rivelando fenomeni che un tempo erano solo teorici“.

Considerando che le galassie compatte e in fase di formazione stellare sono numerose nell’Universo, il loro apporto complessivo alla produzione di particelle energetiche è massiccio. “La nostra analisi suggerisce che questa popolazione potrebbe contribuire fino a circa il 20% del fondo di neutrini diffuso osservato misurato da IceCube“, ha concluso Urata.