Raggi e neutrini cosmici, il contributo di un’astrofisica italiana alla scoperta Nasa

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Parla anche italiano l’eccezionale scoperta della prima sorgente di neutrini cosmici provenienti dalle vicinanze di un buco nero in una galassia lontana, annunciata questa mattina dalla National Science Foundation (NSF). Uno dei contributi principali alla scoperta viene infatti dalla collaborazione del Fermi Large Area Telescope (LAT) della NASA, nella cui equipe ha un ruolo di primo piano l’astrofisica italiana Sara Buson, che ha analizzato insieme alla collega tedesca Anna Franckowiak i dati raccolti dal telescopio LAT. Proprio questi dati sono stati la chiave di volta della scoperta, in quanto tracciano il percorso dei raggi gamma che hanno “accompagnato” il lungo viaggio dei neutrini cosmici, rivelando la sorgente che li ha originati.

Sara Buson è una dei 4 mila scienziati italiani che lavorano in Nord America, che la fondazione ISSNAF rappresenta e promuove. Nel 2017 è stata selezionata fra i 16 ricercatori italiani under 40 finalisti agli ISSNAF Awards, i premi annuali che vengono consegnati all’ambasciata italiana a Washington. La ricercatrice di 38 anni, nata a Pernumia (Padova), si è laureata in astrofisica all’Università di Padova dove ha poi conseguito il dottorato di ricerca e proseguito la carriera con un post-doc nel mondo dell’astrofisica delle alte energie. Oggi lavora come ricercatrice al Goddard Space Flight Center, centro NASA con sede a Greenbelt, nel Maryland, collaborando con il gruppo Fermi-LAT.

Come ha spiegato lei stessa in un’intervista su La Voce di New York, tutto ha avuto inizio il 22 settembre 2017 quando «l’osservatorio di neutrini IceCube, situato nell’Antartico, ha rilevato un neutrino, particella di massa quasi nulla ma dotata di un’altissima energia – racconta Sara Buson –, pari a 300 trilioni di elettronvolt, 45 volte più dell’energia creata dal più potente acceleratore di particelle presente sulla Terra. Nelle stesse ore il telescopio Fermi-LAT ha visto un fascio di raggi gamma che colpivano la terra, emessi da una sorgente nella stessa regione di cielo del neutrino. L’osservazione simultanea di neutrini e raggi gamma ha permesso per la prima volta di identificare l’origine del neutrino cosmico: il Nucleo galattico attivo TXS 0506+056 (AGN, Active Galactic Nuclei), una galassia che ospita al centro un buco nero supermassiccio. Il buco nero è in grado di inghiottire ma anche di espellere il materiale circostante, creando un gigantesco jet di plasma. In TXS 0506+056 il jet punta proprio verso la Terra, ed è all’interno di questo jet che sono stati originati i neutrini e raggi gamma osservati sulla Terra, accelerando ad altissime energie particelle dette “raggi cosmici”».

Sara Buson

È da cento anni che i raggi cosmici, composti per la maggior parte da protoni, costituiscono un mistero. «Queste particelle, di energie straordinariamente superiori a quelle ottenibili nei più potenti acceleratori terrestri, bombardano di continuo la Terra – spiega Buson –. Sebbene scoperti nei primi anni del 1900 e sin da allora ampiamente studiati, la loro natura era finora sconosciuta.  Oggi, i neutrini di IceCube e i raggi gamma del Fermi-LAT forniscono per la prima volta il tassello mancante necessario per svelare la prima sorgente dei raggi cosmici».

Secondo il presidente della fondazione Issnaf Vito M. Campese, «l’eccezionale scoperta annunciata da NSF e NASA, che è simile per importanza alla cattura del primo segnale di onde gravitazionali annunciata nel febbraio 2016, è il frutto di una collaborazione fra ricercatori di altissimo livello originari di tanti Paesi come Francia, Germania, Giappone, Svezia, Usa e Italia. Siamo particolarmente orgogliosi che un ruolo di primo piano dietro questa scoperta sia stato giocato dall’astrofisica italiana Sara Buson, le cui doti abbiamo conosciuto lo scorso anno alla fase finale degli ISSNAF Awards. Come ISSNAF continueremo a promuovere ponti fra i “cervelli” di talento in Italia, negli Stati Uniti e in Canada».

Photo: NASA’s Fermi (top left) has achieved a new first—identifying a monster black hole in a far-off galaxy as the source of a high-energy neutrino seen by the IceCube Neutrino Observatory (sensor strings, bottom). Credits: NASA/Fermi and Aurore Simonnet, Sonoma State University. Via Nasa