Most először sikerült egy a Földön detektált nagyenergiás neutrínó eredetét egyértelműen összekötni egy távoli aktív galaxismag kitörésével.

Legalábbis ezt állítja az IceCube neutrínódetektor kutatóinak, valamint a teljes elektromágneses spektrumot felölelő, a rádiótól a nagyenergiájú gamma-sugarak megfigyelésére specializálódott számos kutatócsoportnak a közös publikációja. A nagy érdeklődést kiváltó cikk nemrég a Science folyóiratban jelent meg.

A szóban forgó neutrínó beérkezését 2017. szeptember 22-én észlelték a Déli-sarkvidéken, az amerikai kezelésben levő Amundsen–Scott Kutatóállomáson működő IceCube detektorral. A név beszédes, magyarul jégkockát jelent. Valóban, a sarkvidéki jégbe telepített IceCube térfogata egy köbkilométer, benne több ezer érzékelőt helyeztek el. A neutrínók észlelése ugyanis a gyakorlatban egyáltalán nem egyszerű feladat. Az elektromos töltéssel nem, tömeggel is alig rendelkező neutrínók – bár ez a világegyetemben az egyik leggyakrabban előforduló részecsketípus, a testünkön minden másodpercben százbilliónyi (leírva az 1-es után 14 nulla) halad át belőlük észrevétlenül – szinte egyáltalán nem hatnak kölcsön az anyaggal.

A neutrínók folyamatosan keletkeznek szerte az univerzumban, például a csillagok belsejében végbemenő magreakciók termékeként. A Földet elérő (és azon jórészt akadálytalanul át is haladó) kozmikus eredetű neutrínók többsége például a legközelebbi csillag, a Nap belsejéből indul. A legnagyobb energiájú részecskék azonban sokkal távolabbról érkeznek. Ilyen egzotikus források lehetnek például a szupernóvák, a gamma-kitörések és a távoli aktív galaxismagok is. Ez utóbbiak közepén egy szupernagy (akár több milliárd naptömeget is elérő) fekete lyuk található. Ez egy körülötte gyorsan forgó, felforrósodott korongból anyagot fog be. Eközben egyes esetekben két átellenes, a korongra merőleges irányba kiinduló plazmakiáramlást hoz létre. Ezekben a gigantikus kozmikus részecskegyorsítókban a fényéhez közeli sebességet érnek el a részecskék. Az elképzelések szerint a neutrínók ugyanonnan származnak, ahonnan a kozmikus sugárzás nagyenenergiájú töltött részecskéi is. A kozmikus sugárzás elektromosan töltött részecskéi esetén azonban nehéz meghatározni a kiindulási helyet. Még ha sikerül is megmérni érkezésük irányát, a Tejútrendszerben és azon túl is létező, akár mégoly gyenge mágneses tér útjuk közben már eltérítette őket. A semleges neutrínók esetén ez nem történhet meg, azok elvileg egyenesen a forrásuk felé „mutatnak vissza”.

Kozmikus neutrínóforrásként korábban csak a Napot és az 1987A jelű szupernóvát sikerült egyértelműen azonosítani, konkrét aktív galaxismagot még nem. Most viszont az IceCube-170922A jelű neutrínóeseményt követő, széles nemzetközi összefogásban végzett csillagászati mérésekkel megtalálták a TXS 0506+056 jelű blazárt, egy olyan különleges aktív galaxismagot, amely az elektromágneses tartományokban – különösen a gamma-tartományban – épp kitörést, felfényesedést mutatott. A blazárok plazmakiáramlásai a térben úgy helyezkednek el, hogy egyikük majdnem pontosan a Föld irányába mutat. Emiatt sugárzásuk jelentősen felerősödik. A neutrínódetektor által meglehetősen pontatlanul, kb. 1 négyzetfoknyi égterületen lokalizált forráshoz végül sikerült a kiegészítő mérések alapján hozzárendelni a legvalószínűbb forrást.

Ha minden igaz, a tavaly szeptemberben detektált, 290 teraelektronvolt energiájú „szellemrészecske” közel 4 milliárd évet utazott a világűrben, amíg az antarktiszi jégtakaró mélyén sikerült észlelni az általa kiváltott másodlagos részecske, egy müon nyomát. A felfedezést követően a szakemberek utólag megvizsgálták a korábban detektált, valamivel alacsonyabb energiájú neutrínókat is az IceCube közel 10 évre visszanyúló adatbázisában. Azt találták, hogy 2014 szeptembere és 2015 márciusa között, feltehetően ugyanennek a blazárnak az irányából már detektáltak vagy egy tucatnyit. Ez megerősíti, hogy a TXS 0506+056 valóban neutrínók forrása lehet.

Az IceCube berendezést fenntartó amerikai Nemzeti Tudományos Alap (NSF) igazgatója, France Córdova szerint már benne élünk a többcsatornás csillagászat korszakában. A csillagászatban hagyományosan megfigyelt elektromágneses sugárzás mellett a gravitációs hullámok és a neutrínók együtt még teljesebb képet rajzolnak a világegyetemtől, annak egzotikus objektumairól és eseményeiről. Ilyen tudományos áttörések csak az alapkutatás hosszú távra elkötelezett, folyamatos támogatásával és világszínvonalú berendezések építésével érhetőek el.

Forrás: csillagaszat.hu / science.sciencemag.org / icecube.wisc.edu