Astrofizikantët mendojnë se kanë gjetur burimin misterioz të neutrinos me energji të lartë

Disa nga objektet më të ndritshme dhe më energjike në Univers janë burimi misterioz i neutrinos kozmike me energji të lartë, ka konfirmuar një studim i ri.

Një analizë gjithëpërfshirëse ka lidhur mjaft përfundimisht galaktikat që mbajnë bërthama flakëruese të njohura si blazars me këto grimca enigmatike.

Është një rezultat që ofron një zgjidhje vërtet të papritur për një problem që ka bërë që astrofizikanët të kruanin kokën për vite me radhë.

“Rezultatet sigurojnë, për herë të parë, prova të pakundërshtueshme vëzhgimi se nën-kampionët e blazareve PeVatron janë burime neutrino ekstragalaktike dhe kështu përshpejtues të rrezeve kozmike,” tha astrofizikante Sara Buson nga Universiteti Julius Maximilian i Würzburg në Gjermani.

Neutrinot janë gjëra të vogla të çuditshme në kohën më të mirë. Këto grimca nënatomike janë të kudondodhura dhe ndër më të shumtat në Univers.

Megjithatë, masa e tyre është pothuajse zero, ato janë elektrikisht neutrale dhe ndërveprojnë shumë pak me çdo gjë tjetër në Univers. Për një neutrino, materia normale nga e cila përbëhet pjesa më e madhe e Universit mund të jetë gjithashtu një hije; kjo është arsyeja pse ato njihen si grimca fantazmë.

Ne e dimë shumë mirë se nga vijnë neutrinot – neutrinot normale.

Ato prodhohen nga kalbja radioaktive, e cila është mjaft e zakonshme. Shumica e neutrineve që zbulojmë në Tokë janë nënprodukte të reaksioneve bërthamore në Diell, por ato gjithashtu mund të prodhohen nga supernova, reaksionet artificiale bërthamore ose ndërveprimi midis rrezeve kozmike dhe atomeve, për shembull.

Por një observator special në Antarktidë zbuloi disa vërtet të çuditshme.

Edhe pse neutrinot nuk ndërveprojnë shumë me materien normale, ato ndodhin herë pas here. Kur ndërveprojnë me molekulat në atomet e ujit, ato mund të prodhojnë një ndezje shumë të vogël drite.

Observatori IceCube Neutrino ka detektorë të ngulitur thellë në akullin e Antarktidës në polin jugor që mund të zbulojnë këto ndezje. Këto zbulime mund të zbulojnë energjinë e neutrinës.

Në vitin 2012, IceCube zbuloi dy neutrino që ishin si asgjë që nuk kishim parë ndonjëherë. Energjitë e tyre ishin në shkallët petaelektronvolt (PeV) – 100 milionë herë më energjike se neutrinot supernova. Dhe këto neutrino me energji të lartë kishin ardhur nga hapësira ndërgalaktike, burimi i panjohur.

Ne morëm një sugjerim për atë burim në vitin 2018. Për shkak se neutrinot nuk ndërveprojnë, ato udhëtojnë pothuajse në një vijë të drejtë nëpër hapësirë ​​– kështu që një bashkëpunim i madh ndërkombëtar shkencëtarësh ishte në gjendje të gjurmonte një neutrino me energji të lartë prapa në një blazar.

Kjo është bërthama e një galaktike masive të mundësuar nga një vrimë e zezë aktive supermasive, me kënd në mënyrë që avionët e lëndës jonizuese të përshpejtohen në pikën afër shpejtësisë së dritës direkt në Tokë.

“Është interesante që kishte një konsensus të përgjithshëm në komunitetin e astrofizikës se blazaret nuk kishin gjasa të ishin burime të rrezeve kozmike, dhe ja ku jemi,” tha në atë kohë fizikani i Universitetit të Wisconsin-Madison, Francis Halzen.

Megjithatë, disa pyetje mbetën në lidhje me lidhjen midis blazareve dhe neutrinos me energji të lartë. Pra, një ekip shkencëtarësh të udhëhequr nga Buson bëri atë që shkencëtarët bëjnë: ata shkuan në gërmim.

Ata morën të dhëna me vlerë 7-vjeçare të neutrinove të gjithë qiellit nga IceCube dhe i krahasuan me kujdes me një katalog prej 3561 objektesh që janë ose blazare të konfirmuara, ose me shumë gjasa të jenë.

Ata kryen një ndërthurje pozicioni të këtyre katalogëve, duke u përpjekur të përcaktojnë nëse neutrinot me energji të lartë mund të lidhen përfundimisht me vendndodhjet blazare në qiell.

“Me këto të dhëna, ne duhej të vërtetonim se blazaret, pozicionet e drejtimit të të cilëve përkonin me ato të neutrinos, nuk ishin rastësisht aty”, shpjegoi astrofizikani Andrea Tramacere nga Universiteti i Gjenevës në Zvicër.

“Pasi hodhëm zarin disa herë, ne zbuluam se lidhja e rastësishme mund të tejkalojë atë të të dhënave reale vetëm një herë në një milion prova! Kjo është një provë e fortë se lidhjet tona janë të sakta.”

Sipas analizës së ekipit, probabiliteti i një ndodhie të rastësishme është 0.0000006. Kjo sugjeron që të paktën disa blazare janë në gjendje të prodhojnë neutrino me energji të lartë, gjë që, nga ana tjetër, ndihmon në zgjidhjen e një problemi tjetër. Origjina e rrezeve kozmike me energji të lartë – protoneve dhe bërthamave atomike që rrjedhin nëpër hapësirë ​​me shpejtësinë e afërt me shpejtësinë e dritës – është gjithashtu një mister i madh.

Sipas Buson, neutrinot me energji të lartë prodhohen ekskluzivisht në procese që përfshijnë përshpejtimin e rrezeve kozmike. Kjo do të thotë, duke konkluduar, se ne tani mund të lidhim blazaret me përshpejtimin e rrezeve kozmike, tha ekipi.

“Procesi i grumbullimit dhe rrotullimi i vrimës së zezë çon në formimin e avionëve relativistë, ku grimcat përshpejtohen dhe lëshojnë rrezatim deri në energjitë e një mijë miliardë nga ajo e dritës së dukshme!” ka thënë Tramacere.

“Zbulimi i lidhjes midis këtyre objekteve dhe rrezeve kozmike mund të jetë “guri i Rozetës” i astrofizikës me energji të lartë.”

Nga këtu, ka disa rrugë që kërkojnë eksplorim të mëtejshëm. Njëra është të përpiqemi të zbulojmë pse disa blazarë janë përshpejtues efikas të grimcave, ndërsa të tjerët jo. Kjo do ta ndihmojë ekipin të përcaktojë se cilat janë karakteristikat e një fabrike neutrinash dhe ku tjetër në kozmos mund t’i gjejmë ato.

Përveç kësaj, analizat e mëtejshme, më të detajuara të të dhënave të neutrinos mund të japin më shumë zbulime rreth vendlindjeve të këtyre grimcave të veçanta, fantazmë.