A végtelenbe és tovább

A neutrínók kicsik, olyan apró részecskék, hogy még a tömegüket sem vagyunk képesek megmérni. Könnyedén áthaladnak a tárgyakon, embereken és akár egész bolygókon is. A nagy energiájú neutrínók akkor keletkeznek, amikor a protonok közel fénysebességre gyorsulnak. Egy új tanulmányra alapozva, orosz asztrofizikusok egy csoportja talán a nagy energiájú neutrínók űrbéli forrását körüllengő rejtély megfejtésének küszöbén állhat. 

A csoport elemezte az IceCube nevű Antarktiszon telepített neutrínó obszervatórium által gyűjtött információt, és rádióteleszkópok által becsült hosszú elektromágneses hullámokat.  A kozmikus neutrínókat így sikerült összekapcsolni olyan távoli aktív galaxisok központjában lévő űrbéli fáklyákkal, amelyek szupermasszív fekete lyukakkal rendelkezhetnek. Ahogy az anyag belehullik a fekete lyukba, egy része ugyanis felgyorsul, és kilökődik az űrbe, mely felgyorsíthatja a neutrínókat, hogy azok onnantól körülbelül fénysebességgel végigszáguldjanak a világegyetemen.

Ultra nagy energiaszint

A csapat elsősorban az ultra nagy energiájú neutrínók eredetére összpontosított, legalább 200 trillió elektron volton, vagy magasabb energiaszinten. Összehasonlították az antarktiszi jéggel borított IceCube létesítmény becsléseit számos rádióteleszkópos megfigyeléssel.

Megállapították, hogy a részecskék a nagy energiájú rádiófrekvenciás felvillanásokkal érkeznek a kvazárok középpontjából.

Alexander Plavin, a tanulmány első szerzője elmondta: „Eredményeink azt mutatják, hogy a nagy energiájú neutrínók aktív galaktikus magokban születnek, különösen elektromágneses rádióhullám-kitörések idején. Mivel mind a neutrínók, mind a rádióhullámok a fény sebességével haladnak, egyszerre érik el a Földet.”

A tudósok közel 50 neutrínó-eseményt elemeztek az IceCube segítségével. Ezekből kiderült, hogy a részecskék azokból a fényes kvazárokból származnak, amelyeket a bolygó körüli rádióteleszkópok hálózata detektált. A hálózat a legpontosabb módszert használja a távoli tárgyak rádióhullámok útján történő megfigyelésére: a nagyon hosszú alapvonalas interferometria mérést.

Ez a módszer lehetővé teszi a tudósok számára, hogy „összeszereljenek” egy hatalmas távcsövet, méghozzá úgy, hogy számos világszerte elhelyezkedő antennát használnak fel hozzá. Az elkészült hálózat elemei között szerepelt például az Effelsbergben található Max Planck Társaság 100 méteres távcsöve is.

Ó, azok az Oroszok

Mivel a csapat elmélete szerint a neutrínók a rádiófrekvenciás kitörésekben keletkeztek, az ötlet tesztelésére megvizsgálták az az Észak-Kaukázusi orosz RATAN-600 rádióteleszkóp adatait. Jurij Kovalev, az MIPT Lebedev Intézet és a Max Planck Rádiócsillagászati ​​Intézet kutatójának véleménye szerint:  

„A nagy energiájú neutrínó eredettel kapcsolatos korábbi kutatások a forrást közvetlenül a reflektorfényben keresték. Úgy gondoltuk, hogy kipróbálunk egy nem szokásos ötletet, kevés reménnyel a sikerre. De szerencsénk lett!”

"A nemzetközi rádióteleszkóp-tömbökön éveken át figyelemmel kísért adatok tették lehetővé a felfedezést, és a rádió sáv bizonyult a kritikus elemnek a neutrínók eredetének megerősítésében." 

Sergey Troitsky a RAS Nukleáris Kutatóintézetéből hozzátette:  „Eleinte az eredmények túlságosan szépnek tűntek ahhoz, hogy megbízzunk bennük, ám az adatok alapos újraértékelése után megerősítettük, hogy a neutrínó események kapcsolódnak a rádióteleszkópok által rögzített jelekhez. Ezt az asszociációt a RAS Speciális Asztrofizikai Megfigyelő Intézet RATAN 600 távcsövének évekig tartó megfigyelései adatai alapján ellenőriztük, és annak az esélye, hogy az eredmények véletlenszerűek lennének, csupán 0,2 tized százalék. Ez meglehetősen nagy siker a neutrínó-asztrofizika számára, és most jöhet a felfedezésünk elméleti magyarázata.”

A tűz és jég dala

A tudósok egyelőre újra meg szeretnék vizsgálni az eredményeiket és felfedezni a kvazárokban a neutrínó eredetének mechanizmusát a Bajkál-GVD, a Bajkál-tóban található víz alatti neutrínódetektor adatainak felhasználásával, amely építésének végső szakaszában van és már részben működőképes. 

Az úgynevezett Cserenkov érzékelők, amelyeket a neutrínók észlelésére használnak - beleértve az IceCube-t és a Bajkál-GVD-t is - a nagy vízmennyiségre vagy jégre támaszkodnak, mint eszközökre, melyekkel maximalizálhatják a neutrínó-észlelések számát, és megakadályozhatják a véletlenszerű hamis érzékelést. Természetesen a távoli galaxisok rádióteleszkópokkal történő folytatódó és folyamatos megfigyelése szintén elengedhetetlen ehhez a feladathoz.

(Forrás: TheAstrophysicalJournal, Wikipedia Képek: DESY, Science Communication Lab, NASA, Unsplash)