Sveobuhvatno znanstveno istraživanje nedvojbeno je povezalo galaksije u kojima se nalaze plamteće jezgre poznate kao blazari (jezgra masivne galaksije koju pokreće aktivna supermasivna crna rupa) sa zagonetnim česticama koje su izvor neutrina visoke energije. Istraživanje tako pruža stvarno neočekivano rješenje za problem koji je godinama zbunjivao astrofizičare.
Pročitajte i ovo
Rezultati prvi put daju nepobitne promatračke dokaze da su poduzorci PeVatron blazara izvangalaktički izvori neutrina te stoga i akceleratori kozmičkih zraka, kaže astrofizičarka Sara Buson sa Sveučilišta Julius Maximilian u Würzburgu u Njemačkoj.
Najbrojnije čestice u svemiru
Neutrini su čudne subatomske čestice koje su sveprisutne i među najbrojnijima su u svemiru. Međutim, njihova je masa gotovo jednaka nuli, električki su neutralni i vrlo malo stupaju u interakciju s bilo čim drugim u svemiru. Za neutrine bi normalna materija od koje se sastoji veći dio svemira mogla biti i sjena; zbog toga su poznati kao čestice duhovi.
Znanstvenici prilično dobro znaju odakle dolaze normalni neutrini. Nastaju radioaktivnim raspadom, što je prilično uobičajeno. Većina neutrina koje detektiramo na Zemlji nusproizvodi su nuklearnih reakcija na Suncu, ali ih također mogu proizvesti supernove, umjetne nuklearne reakcije ili interakcija između kozmičkih zraka i atoma.
Bizarne verzije neutrina
No, posebna zvjezdarnica na Antarktici otkrila je neke doista bizarne neutrine. Iako neutrini nemaju puno interakcija s normalnom materijom, s vremena na vrijeme to se ipak dogodi. Kad neutrini stupaju u interakciju s česticama u atomima vode, mogu proizvesti vrlo mali bljesak svjetlosti.
Opservatorij za neutrine IceCube ima detektore ugrađene duboko u antarktički led koji mogu detektirati ove bljeskove i tako otkriti energiju neutrina.
Godine 2012. IceCube je otkrio dva neutrina koja nisu bila slična ničemu što su znanstvenici dotad vidjeli. Njihova energija bila je na skali petaelektronvolta (PeV), odnosno 100 milijuna puta više energije od neutrina iz supernove. Ti visokoenergetski neutrini došli su iz međugalaktičkog prostora, no iz nepoznatog izvora.
Znanstvenici su nagovijestili taj izvor 2018. godine. Budući da neutrini međusobno ne djeluju, uglavnom putuju pravocrtno kroz svemir, ogromna međunarodna suradnja znanstvenika uspjela je pratiti neutrino čestice visoke energije sve do blazara, od kojeg su mlazovi ionizirane materije ubrzali do točke blizu brzine svjetlosti i bili izravno usmjereni prema Zemlji.
Zanimljivo je da je postojao opći konsenzus u zajednici astrofizičara da blazari vjerojatno nisu izvori kozmičkih zraka, no evo nas, rekao je 2018. godine Francis Halzen, fizičar sa Sveučilišta Wisconsin-Madison.
Kopanje po sedam godina podataka
Ipak, ostala su neka pitanja o povezanosti blazara i visokoenergetskih neutrina, a tim znanstvenika predvođen spomenutom astrofizičarkom Buson učinio je ono što znanstvenici rade - krenuli su kopati po podacima. Uzeli su sedam godina vrijedne podatke o neutrinima cijelog zvjezdanog neba s IceCubea i pažljivo ih usporedili s katalogom od 3561 objekta za koje je ili potvrđeno da su blazari ili postoji velika vjerojatnost da jesu.
Izveli su međusobno usklađivanje položaja tih kataloga objekata, pokušavajući utvrditi mogu li se visokoenergetski neutrini uvjerljivo povezati s lokacijama blazara na nebu.
Ovim podacima morali smo dokazati da blazari čiji se položaji smjera podudaraju s položajima neutrina nisu bili tu slučajno. Otkrili smo da nasumična povezanost može premašiti stvarne podatke samo jednom u milijun pokušaja. To je jak dokaz da su naše veze točne, objasnio je astrofizičar Andrea Tramacere sa Sveučilišta u Ženevi u Švicarskoj.
Blazari povezani s ubrzanjem kozmičkih zraka
Prema analizi spomenutog tima astrofizičara, vjerojatnost slučajnog pojavljivanja je 0,0000006. Ovo sugerira da su barem neki blazari sposobni proizvesti visokoenergetske neutrine, što zauzvrat pomaže u rješavanju drugog problema. Porijeklo visokoenergetskih kozmičkih zraka, protona i atomskih jezgri koje struje svemirom brzinom bliskom brzini svjetlosti također je velik misterij.
Prema Buson, visokoenergetski neutrini nastaju isključivo u procesima koji uključuju ubrzanje kozmičkih zraka. To znači, prema zaključku, da sada možemo povezati blazare s ubrzanjem kozmičkih zraka.
Proces akrecije i rotacija crne rupe dovode do stvaranja relativističkih mlaznica, gdje se čestice ubrzavaju i emitiraju zračenje do tisuću milijardi energije vidljive svjetlosti. Otkriće veze između ovih objekata i kozmičkih zraka moglo bi biti 'Rosettin kamen' astrofizike visokih energija, istaknuo je na kraju Tramacere.
Istraživanje je objavljeno u časopisu The Astrophysical Journal Letters.
Izvor: Science Alert
