S-a descoperit sursa neutrinilor extragalactici de mare energie?
Fizicienii care lucrează în Antarctica au anunțat în urmă cu mai bine de trei ani că au detectat particule subatomice misterioase, cunoscute sub numele de neutrini, care provin din afara galaxiei noastre. Chiar dacă această descoperire a reprezentat un moment important în astrofizică, de atunci nimeni nu a reuşit să-şi dea seama de unde provin aceste particule.
Credit: NASA/DOE/LAT Collaboration
O echipă de astronomi a identificat recent o posibilă sursă a acestor particule extragalactice și se pare că acestea şi-au început călătoria spre noi în urmă cu aproape 10 miliarde de ani, atunci când a avut loc o explozie violentă într-o galaxie foarte îndepărtată de noi.
Pentru a înţelege importanţa acestei descoperiri trebuie să ne reamintim că neutrinii sunt, fără îndoială, cele mai ciudate dintre particulele elementare. Neutrinii au o masă foarte mică, se deplasează extrem de repede şi practic sunt invizibili deoarece nu interacționează cu materia. Miliarde de neutrini trec într-o secundă prin noi fără să ştim de ei. De asemenea, se cunoaște că aceste particule elementare se transformă dintr-un tip de neutrin în alt tip de neutrin în timp ce se deplasează (de exemplu din neutrin miuonic în neutrin tauonic), proces denumit „oscilaţia neutrinilor”.
Pentru a-i detecta cercetătorii au construit detectoare cu o masă foarte mare tocmai pentru a-i „forţa” să interacţioneze cu particulele de materie, așa cum ar fi IceCube Neutrino Observatory de la Polul Sud. Ei încearcă să observe urmele lăsate de trecerea neutrinilor prin planeta noastră pentru a măsura energia lor şi pentru a afla de unde vin aceştia.
De obicei sursa acestor neutrini o reprezintă dezintegrările radioactive de pe Pământ, din interiorul Soarelui sau chiar din gaura neagră din centrul galaxiei noastre. Cu toate acestea, în anul 2013 cercetătorii au anunțat că IceCube a detectat o pereche de neutrini având o energie incredibil de mare, despre care se crede că provin din afara galaxiei noastre. Aceştia au fost numiți „Bert” și „Ernie” și ei constituie dovada existenţei neutrinilor extragalactici. În lunile care au urmat acestei descoperiri cercetătorii au detectat și alți neutrini extragalactici având o energie mai mică.
La sfârșitul anului 2012 cercetătorii au detectat un neutrin, botezat „Big Bird”, având o energie record de peste 2 PeV (2×1015 eV). De atunci, oamenii de ştiinţă din întreaga lume au încercat să-şi dea seama de unde provin aceşti neutrini care au o energie atât de mare. În sfârșit ei au găsit un „suspect”.
„Este ca în cazul cercetării locului unei crimei”, a declarat Matthias Kadler de la University of Würzburg din Germania. „Cazul implică o explozie, un suspect și diverse dovezi circumstanțiale”.
Pe baza acestor dovezi circumstanțiale, astronomii au stabilit că în urmă cu aproximativ 10 miliarde de ani s-a produs o explozie uriașă, cunoscută sub numele de blazar, într-o galaxie numită PKS B1424-418. Aceasta a fost observată cu ajutorul telescoapelor abia între anii 2011 și 2013, datorită distanţei foarte mari la care se află faţă de Pământ.
Un blazar este unul dintre cele mai violente fenomene din Universul cunoscut și acesta se produce atunci când materia unei galaxiei se prăbuşeşte spre gaura neagră supermasivă aflată în centrul acesteia, iar o parte din această materie este expulzată sub forma unor jeturi uriașe direct spre Pământ.
Cercetătorii au calculat în lucrarea lor, care a fost publicată în Nature Physics, care este probabilitatea ca cele două evenimente cosmice (neutrinul Big Bird și blazarul din PKS B1424-418) să nu fie legate între ele și au aflat că aceasta este de numai 5%.
„Ţinând cont de toate observațiile noastre de până acum, blazarul pare să fi avut energia necesară pentru a genera neutrinul Big Bird, ceea ce-l face principalul nostru suspect”, a spus Kadler.
„Am fost uimiţi să constatăm că evenimentul cosmic în urma căruia a rezultat neutrinul Big Bird s-a produs în locul potrivit şi la momentul potrivit”, a declarat Felicia Krauß de la University of Erlangen-Nürnberg.
Această ipoteză trebuie să fie verificată în mod independent, înainte de a putea afirma cu siguranță că ştim locul de unde provin neutrinul Big Bird și, eventual, alţi neutrini extragalactici. Acest lucru este foarte important deoarece astfel putem înțelege mai bine aceste particule subatomice enigmatice.
Sursă: Science Alert