Il mistero dei raggi cosmici svelato dalle “fabbriche di neutrini”. La soluzione del mistero potrebbe quindi arrivare da questi elementi. Le particelle, ad alta energia, che colpiscono il nostro pianeta dallo spazio profondo potrebbero provenire dai blazar, secondo quanto suggerito da una nuova ricerca. I risultati del team sono stati pubblicati sulla rivista Astrophysical Journal Letters.
La nuova ricerca svolta ha reso noto che i neutrini ad alta energia e i raggi cosmici che colpiscono la Terra dallo spazio profondo hanno origine nei blazar, dei nuclei galattici attivi (AGN) che sono situati al centro delle galassie e sono alimentati da buchi neri supermassicci.
I raggi cosmici sono delle particelle cariche caratterizzate da un’energia che può raggiungere i 1020 elettronvolt, un milione di volte più energetiche delle energie generate dal Large Hadron Collider (LHC). La forza prodotta dalle particelle è in grado di viaggiare per miliardi di anni luce, una forza ad oggi ancora molto misteriosa.
Questi elementi cosmici formati da particelle sono caricate elettricamente, il che comporta che, mentre viaggiano per miliardi di anni luce dalla loro sorgente verso la Terra, vengono continuamente deviati dai campi magnetici delle galassie, rendendo così le loro sorgenti molto difficili da individuare.
I processi che producono i raggi cosmici creano anche i neutrini astrofisici, delle particelle “fantasma” che potrebbero essere usate come dei “messaggeri” per riuscire a risolvere questo enigma, secondo un team di astrofisici.
Sara Buson, membro del team e professore di astrofisica Julius-Maximilians-Universität (JMU) di Würzburg, ha dichiarato che: “I neutrini astrofisici sono prodotti esclusivamente in processi che coinvolgono l’accelerazione dei raggi cosmici”.
I neutrini sono delle particelle prive di carica con una massa ridotta, elementi che interagiscono con la materia in maniera talmente debole da permettergli di passare attraverso galassie, pianeti e persino il corpo umano quasi senza lasciare alcuna traccia. Questi elementi, non avendo carica, non subiscono le stesse deviazioni dei raggi cosmici, questa caratteristica crea la possibilità di individuare le loro sorgenti con maggiore precisione.
Un segnale di neutrini è stato localizzato nel 2017, un evento riconducibile al blazar TXS 0506+056. Sara Buson ha suggerito che i blazar, che emettono più radiazioni dell’intera popolazione stellare delle galassie che li circondano, sono i responsabili dell’esplosione di neutrini ad alta energia.
La ricercatrice, insieme al suo team, nel 2021 ha cominciato a consolidare la connessione ipotizzata con un progetto di astronomia multi-messaggero, che mescola insieme l’astronomia tradizionale con le osservazioni dei neutrini. I risultati della nuova ricerca sono stati ricavati attraverso i dati dell’Osservatorio di neutrini IceCube, il rivelatore di neutrini più sensibile mai creato, uno strumento situato in profondità sotto il ghiaccio del polo sud in Antartide.
Il team di ricerca ha sfruttato i dati ottenuti per riuscire a confermare che la posizione dei blazar corrispondeva con la direzione dei neutrini astrofisici in maniera costante, una connessione che non poteva essere attribuita solamente al caso. Lo studio ha fornito la prima solida prova della connessione tra neutrini astrofisici e blazar.
Andrea Tramacere, membro del team e scienziato del dipartimento di astronomia dell’Università di Ginevra, ha dichiarato che: “Dopo aver tirato i dadi più volte, abbiamo scoperto che l’associazione casuale può superare quella dei dati reali solo una volta su un milione di prove. Questa è una forte prova che le nostre associazioni sono corrette”.
Le prove raccolte evidenziano che i neutrini creati in siti in cui i raggi cosmici vengono accelerati e inviati, indicano che anche i blazar sono responsabili dell’accelerazione dei raggi cosmici. Questo potrebbe essere il risultato di come un buco nero super-massiccio, presente all’interno di un blazar, consuma materia come il gas e la polvere che lo circonda, prima che venga alimentato sulla loro superficie.
I buchi neri rotanti, che trascinano il tessuto dello spaziotempo insieme a loro, un effetto denominato frame-dragging o precessione di Lense-Thirring, garantisce che la materia intorno a loro non possa rimanere ferma, il che rende più facile l’accelerazione delle particelle.
Andrea Tramacere, ha spiegato che: “Il processo di accrescimento e la rotazione del buco nero portano alla formazione di getti relativistici, dove le particelle vengono accelerate ed emettono radiazioni fino a energie di mille miliardi di volte superiori a quelle della luce visibile. La scoperta della connessione tra questi oggetti e i raggi cosmici potrebbe essere la ‘pietra di Rosetta’ dell’astrofisica delle alte energie”.
Secondo Andrea Tramacere il prossimo passo sarà quello di indagare la differenza tra i tipi di blazar che emettono neutrini e quelli che non lo fanno. Lo scienziato dell’Università di Ginevra conclude spiegando che: “Questo ci aiuterà a capire fino a che punto l’ambiente e l’acceleratore comunicano tra loro. Potremo quindi escludere alcuni modelli, migliorare il potere predittivo di altri e, infine, aggiungere altri pezzi all’eterno puzzle dell’accelerazione dei raggi cosmici”.
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