Una galassia osservata a circa 11 miliardi di anni luce dalla Terra potrebbe contribuire a risolvere uno dei principali interrogativi dell’astrofisica contemporanea: l’origine dei neutrini ad alta energia che attraversano l’Universo e vengono rilevati dagli strumenti terrestri.
Lo suggerisce uno studio pubblicato su Nature Astronomy, secondo cui la galassia Shadow Blaster potrebbe essere associata all’evento di neutrino ad alta energia IC 210922A, rilevato nel 2021 dall’osservatorio IceCube in Antartide. Se confermata, l’associazione fornirebbe il primo collegamento diretto tra una galassia polverosa in intensa formazione stellare e la produzione di neutrini ad alta energia.
Dalla rilevazione di IceCube alla ricerca della sorgente
L’indagine prende avvio nel 2021, quando IceCube ha segnalato l’arrivo di un neutrino ad alta energia proveniente da una regione della costellazione di Eridano.
L’allarme ha attivato una vasta campagna osservativa internazionale. Diversi gruppi di ricerca hanno cercato possibili controparti nei raggi gamma, nei raggi X e nella banda ottica, senza identificare fenomeni in grado di spiegare in modo convincente il segnale rilevato.
Pochi giorni dopo l’evento, il team guidato da Yuji Urata ha individuato Shadow Blaster attraverso osservazioni condotte con il James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) e il Submillimeter Array (SMA). La posizione della galassia e la sua elevata luminosità l’hanno resa immediatamente una candidata credibile come possibile sorgente del neutrino.
Il ruolo della lente gravitazionale nell’analisi di Shadow Blaster
Le successive osservazioni realizzate con ALMA hanno mostrato che Shadow Blaster si trova dietro una potente lente gravitazionale.
Questo fenomeno, prodotto dalla presenza di una massiccia galassia in primo piano, amplifica e distorce la luce proveniente dall’oggetto più distante, consentendo agli astronomi di studiarne caratteristiche che altrimenti rimarrebbero invisibili.
Per ricostruire con precisione il sistema, il team ha utilizzato gli strumenti GMOS e GNIRS installati sul telescopio Gemini North, parte dell’Osservatorio Internazionale Gemini.
“I dati combinati di GMOS e GNIRS ci hanno permesso di misurare la distanza dalla galassia che funge da lente gravitazionale e di determinare che si tratta di una galassia ellittica massiccia. Queste informazioni sono state cruciali per stimare la distribuzione di massa della lente e per costruire un modello della lente gravitazionale”, afferma Urata.
Una fabbrica cosmica di neutrini ad alta energia
La ricostruzione ottenuta combinando il modello di lente gravitazionale con i dati di ALMA ha rivelato una regione centrale estremamente compatta, ricca di gas e polveri e caratterizzata da una formazione stellare particolarmente intensa.
Secondo i modelli teorici, ambienti di questo tipo possono funzionare come acceleratori naturali di particelle. Le collisioni tra particelle energetiche e il materiale circostante possono infatti generare neutrini ad alta energia.
Un elemento considerato particolarmente rilevante dagli autori è l’assenza di segnali tipici di un nucleo galattico attivo alimentato da un buco nero supermassiccio. Questo suggerisce che la produzione di neutrini potrebbe essere associata direttamente all’intensa attività di formazione stellare e non esclusivamente ai getti relativistici osservati in alcune galassie attive.
Un nuovo tassello per spiegare il fondo cosmico di neutrini
L’interesse della scoperta va oltre il singolo evento registrato da IceCube.
Gli astronomi ritengono infatti che l’Universo di circa 10 miliardi di anni fa fosse popolato da numerose galassie con caratteristiche simili a Shadow Blaster. Se queste strutture producono neutrini in modo efficiente, potrebbero rappresentare una componente significativa del fondo diffuso di neutrini osservato oggi.
“La nostra analisi suggerisce che questa popolazione potrebbe contribuire fino al 20% circa del fondo diffuso di neutrini osservato e misurato da IceCube”, afferma Urata.
L’ipotesi offre una possibile spiegazione per una parte dei neutrini ad alta energia che continuano a raggiungere la Terra e la cui origine resta in larga misura sconosciuta.
L’astronomia multimessaggera amplia le capacità di osservazione
Lo studio rappresenta anche un esempio della crescente importanza dell’astronomia multimessaggera, approccio che combina informazioni provenienti da particelle, radiazione elettromagnetica e altri segnali cosmici.
“Questa svolta dimostra come i rivelatori di particelle e i telescopi diventino molto più efficaci quando lavorano insieme, aprendo una potente finestra ‘multimessaggera’ sull’Universo”, afferma Martin Still, direttore del programma presso l’Ufficio per le infrastrutture di ricerca della National Science Foundation.
L’integrazione delle osservazioni provenienti da IceCube, Gemini North, ALMA, JCMT e SMA mostra come le grandi infrastrutture scientifiche internazionali stiano diventando sempre più complementari nell’esplorazione dei fenomeni cosmici più energetici.
Se il collegamento tra Shadow Blaster e l’evento IC 210922A verrà confermato da ulteriori osservazioni, la galassia potrebbe diventare il primo esempio osservativo di una nuova classe di sorgenti di neutrini ad alta energia, offrendo una chiave di lettura finora mancante per comprendere il fondo cosmico che permea l’Universo.
Fonte dati: NOIRLab
Il team editoriale di Economia dello Spazio Magazine, il magazine di riferimento della Space Economy Made in Italy.
