Informazioni “multimessenger” in Astrofisica
L'astronomia multimessenger mira a osservazioni coordinate a livello globale di raggi cosmici, neutrini, onde gravitazionali, raggi gamma e radiazione elettromagnetica su un’ampia regione di lunghezze d'onda.
L’evento di coalescenza di due stelle di neutroni, osservato con onde gravitazionali nell’agosto del 2017, ha rappresentato davvero una svolta nello studio dell’astrofisica. Esso è stato rivelato in concomitanza con un GRB visto da due satelliti e immediatamente studiato tramite molteplici osservazioni con tecniche tradizionali di astronomia. L’evento ha in particolare mostrato l’alta efficienza e funzionalità dei protocolli di allerta tra diversi esperimenti, come quelli coordinati dal Gamma-ray Coordinates Network (GCN) o dall’Astrophysical Multimessenger Observatory Network (AMON), essenziali per scambiare informazioni entro tempi di risposta di pochi secondi.
Il 22 Settembre 2017 (il mese successivo all’osservazione della coalescenza delle due stelle di neutroni) IceCube ha rivelato una traccia indotta da un neutrino di circa 300 TeV, generando automaticamente un’allerta distribuita entro un minuto. L’allerta ha provocato ricerche correlate da parte di molti esperimenti. Il telescopio su satellite Fermi-LAT ha riportato che la direzione del neutrino era coincidente con una sorgente di raggi gamma nota, la galassia con nucleo attivo conosciuta come TXS 0506+056 (classificato come blazar: ossia, il getto del nucleo punta verso la Terra). Questo blazar era osservato in uno stato particolarmente attivo al momento dell’arrivo del neutrino. In aggiunta, anche il telescopio per raggi gamma MAGIC (situato a terra, nelle Isole Canarie), ha rivelato fotoni di energie fino a 400 GeV dalla direzione del blazar. Le osservazioni sono state completate anche alle lunghezze d'onda dai raggi X al radio; quelle nell’ottico hanno permesso la determinazione del redshift (ossia, la distanza). La correlazione del neutrino con l’attività registrata di TXS 0506 + 056 è stata classificata come statisticamente significativa a livello di 3 deviazioni standard.
Motivata da questa associazione, la collaborazione IceCube ha studiato dati corrispondenti a 9.5 anni di osservazioni. In quella posizione è stato trovato un eccesso, rispetto al fondo di neutrini atmosferici, nel periodo tra settembre 2014 e marzo 2015, con significatività statistica stimata di 3.5 deviazioni standard.
Il flusso diffuso extraterrestre di neutrini di alta energia, evidenziato da IceCube e discusso in precedenza, ha caratteristiche che suggerisce significativi contributi extragalattici, sebbene le singole sorgenti rimangano non identificate. L’osservazione relativa a TXS 0506 + 056 sembra confermarlo. Allo stato attuale, le collaborazioni IceCube e ANTARES gestiscono una serie di programmi di allerta e follow-up, che reagiscono in tempo reale a eventi dovuti a neutrini classificati come particolarmente interessanti. In questo caso, viene automaticamente inviato un breve messaggio alla rete GCN che attiva i telescopi radio, ottici, a raggi X e gamma. Viceversa, fenomeni transienti particolari osservati con altre sonde possono immediatamente essere studiate con il network di telescopi di neutrini.