Neutrini cu energie extrem de mare au fost detectați de către experimentul IceCube de la Polul Sud. În paralel, telescoape din întreaga lume au măsurat raze cosmice ce provin de la aceeași sursă îndepărtată: un blazar situat la circa 4 miliarde de ani lumină față de noi. Studiul acestor fenomene ne-ar putea ajuta să descifrăm misterele celor mai intense surse de radiații cosmice cunoscute în Univers, care sunt alimentate de enorme găuri negre.
Pentru studiul neutrinilor ce provin din spațiu a fost construit un experiment la Polul Sud care folosește gheața pentru măsurarea acestor fantomatice particule. Neutrinii nu au sarcină electrică iar masa lor este extrem de mică – atât de mică încât nimeni nu a reușit încă să o măsoare! Neutrinii interacționează cu restul materiei atât de slab, încât mulți dintre ei ar putea traversa întregul Univers fără să interacționeze!
Experimentul de la Polul Sud se numește IceCube și are la bază un volum de circa 1 km3 de gheaţă, studiat cu ajutorul a 86 de sisteme de detecţie, fiecare fiind alcătuit dintr-un cablu vertical care porneşte de la 1.4 km şi ajunge la circa 2.5-2.8 km sub gheaţă şi care conţine 60 de detectoare individuale, adevăraţi ochi pentru măsurarea semnalelor produse de neutrini. Instalarea în profunzime are scopul de a reduce eventualele semnale provenite de la alte surse decât neutrinii. La o aşa adâncime, gheața este compactă şi pură, semnalele de la neutrini fiind mult mai curate decât în experimente la suprafață.
IceCube măsoară mii de neutrini, însă majoritatea provin din procese bine cunoscute și au energii relativ joase. Din când în când însă, IceCube măsoară neutrini cu energii extrem de mari, care ajung la noi din exteriorul Căii Lactee. Ultimul neutrin de acest gen, observat pe 22 septembrie 2017, are incredibila energie de circa 300 de TeV (Teraelectronvolt) – o energie mult mai mare decât cea a protonilor accelerați la marele accelerator de particule LHC de la CERN, Geneva, care este de „doar” circa 6.5 TeV.
CITIȚI ȘI: Un experiment pentru a elucida misterul dispariției antimateriei din Univers
De unde provine acest neutrin? Urmele lăsate în gheața de la Polul Sud au permis cercetătorilor să stabilească direcția din care a provenit neutrinul și să studieze acea regiune a spațiului cu ajutorul telescoapelor care măsoară radiații electromagnetice în diverse lungimi de undă. Telescopul spațial Fermi (NASA) a fost primul care a identificat o intensă activitate de raze gamma provenind din direcția indicată de IceCube. Ulterior, mai multe telescoape au măsurat o intensă activitate a sursei TXS 0506+056, situate la circa 4 miliarde ani lumină față de noi, rezultatele acestor studii fiind publicate în două articole recente în Science.
Ce fel de obiect este TXS 0506+056? Se pare că este vorba despre un așa-numit blazar. Un blazar (eng. blazing quasi-stellar radiosource, care se poate traduce prin „sursă radio strălucitoare cvasistelară”) este o sursă de energie compactă, asemănătoare unui quasar, asociat cu prezența unei găuri negre masive în centrul unei galaxii. Aceste galaxii active emit în direcții opuse două jeturi intense de radiație și dacă noi ne situăm în direcția acestora, este vorba despre un blazar. Blazarii sunt printre obiectele cele mai active din Univers și fac parte, împreună cu quasarii și radiogalaxiile, din familia galaxiilor active. Emit o cantitate enormă de radiații în toate lungimile de undă, radiație generată de procesele care au la bază prezența unei găuri negre supermasive, cu masa de milioane sau chiar miliarde de ori cea a Soarelui, în centrul lor.
Studiul blazarilor cu ajutorul astronomiei multi-mesager (adică neutrini și radiație electromagnetică) ne va ajuta să înțelegem mai bine procesele care au în loc în interiorul acestora și modul în care este posibilă generarea de particule cu energii atât de mari precum cele măsurate. Aceste studii vor contribui, se speră, și la înțelegerea găurilor negre masive, adevărați monștri cosmici, a căror prezență în Univers este la ora actuală învăluită în mister.
