Un gigantesco telescopio per neutrini, situato in Antartide, non è riuscito a trovare alcuna prova del legame tra brevi lampi gamma (gamma ray burst) e le particelle cosmiche a più alta energia che colpiscono la Terra. Nuovi risultati supportano, in effetti, l’idea che le più energetiche delle particelle spaziali che investono la Terra non siano generate dai gamma-ray bursts. La conclusione, è stata riportata nel numero di Nature del 19 aprile, e ha alzato la posta intorno ad un mistero per il quale resta ancora un’impresa svelarne i segreti.
I raggi cosmici sono particelle relativistiche (spesso protoni) che sembrano investirci da tutte le direzioni dello spazio. Quelli a più bassa energia (che possono avere energie corrispondenti a un protone che si muove al 43% alla velocità della luce) probabilmente provengono da luoghi all’interno della nostra galassia, come gli ammassi di stelle massicce e giovani . Gli astronomi pensano, invece, che quelli più energetici provengano da regioni dell’Universo esterne alla nostra galassia.
L’esperimento IceCube. Immagine: IceCube Collaboration and Lawrence Berkeley National Laboratory
Nel 2007 i ricercatori hanno riportato osservazioni dell’Osservatorio Pierre Auger in Argentina, che davano forti indicazioni del fatto che i raggi cosmici ad ultra-alta energia (UHECRs) provenissero dai nuclei galattici attivi (AGN), centri galattici la cui maggior parte della radiazione emessa pare sia generata da buchi neri supermassicci al loro interno. Questo risultato è stato recentemente “ridimensionato”, come afferma l’astrofisico Louis Barbier (NASA Goddard), grazie all’aggiunta di ulteriori dati: mentre, infatti, sembra ancora che l’origine dei raggi cosmici sia correlabile in qualche modo agli AGN distanti, nel complesso queste particelle ad alta energia sembrano avere una distribuzione in cielo diversa da quella che avrebbero se fossero provenienti dalla sola popolazione dei nuclei galattici attivi.
Il nuovo studio ora si sta rivolgendo ai gamma-ray bursts (GRB), che sono lampi di fotoni ad alta energia che segnano sia la morte di una stella molto massiccia sia la collisione di due stelle di neutroni. In entrambi i casi GBR emetterebbero sia raggi cosmici sia fotoni gamma. Una corta catena di interazioni e decadimenti di particelle produrrebbero poi particelle molto leggere e debolmente interagenti, chiamate neutrini. Sono proprio i neutrini e non i raggi cosmici stessi e le particelle generate durante l’urto con l’atmosfera terrestre, quelli che l’esperimento IceCube sta cercando.
Utilizzando le osservazioni satellitari di 300 GRB, il team di IceCube ha cercato neutrini che potessero provenire da quegli eventi. La squadra si aspettava di vedere 8.4 eventi nel corso dei due anni di osservazioni. Ma fatta eccezion fatta per due rilevazioni non correlate ai GRB gli eventi attesi non sono stati osservati.
Il team conclude che ci sono due possibilità: o GRB non producono molti raggi cosmici di alta energia, o c’è qualcosa di inaspettato che avviene nei processi fisici durante l’emissione dei lampi gamma. Forse la produzione di neutrini è molto meno efficiente rispetto a quanto i fisici avevano e questo pone nuovi interrogativi tra i quali ne resta soprattutto uno di fondamentale importanza. Da dove provengono i raggi cosmici ad alta energia?
