O galaxie îndepărtată, care formează stele, poreclită „Shadow Blaster”, ar fi putut trimite o particulă cosmică fantomă spre Pământ. Astronomii cred că au urmărit originea particulei până la 11 miliarde de ani-lumină distanță, marcând un pas înainte în înțelegerea misterioșilor neutrini. Neutrinii sunt abundenți în univers, câștigându-și reputația de particule fantomă deoarece nu au sarcină electrică, au o masă mică și nu par să interacționeze cu alte tipuri de materie, scrie CNN.
Supernovele, reacțiile nucleare stelare și descompunerea particulelor grele pot crea neutrini. Însă, pentru astronomi, s-a dovedit mai dificil să urmărească exact de unde provin neutrinii atunci când detectoare precum Observatorul de Neutrini IceCube din Antarctica le avertizează prezența.
„Ele interacționează rareori cu materia, motiv pentru care pot călători prin univers aproape netulburate. Chiar și atunci când IceCube detectează un neutrino de înaltă energie, poziția pe cer are adesea o regiune de incertitudine mult mai mare decât dimensiunea unei galaxii”, a declarat Yuji Urata, cercetător la firma de cercetare astronomică MITOS Science Co. Ltd., cu sediul în Taiwan.
Și dacă sursa este un obiect a cărui luminozitate rămâne constantă și nu se intensifică, identificarea originii neutrinilor pare imposibilă.
O coincidență cosmică a luminat galaxia „Shadow Blaster” la scurt timp după detectarea unui neutrin de înaltă energie pe Pământ, sugerând o creștere a activității care i-a condus pe cercetători direct la galaxie și ar putea indica o nouă modalitate de a căuta originile particulelor fantomă.
Cum și-a primit galaxia „Shadow Blaster ”porecla
„În 2021, detectorul IceCube, care are senzori încorporați adânc în gheața Antarcticii, a detectat prezența unui neutrin de înaltă energie, genul pe care oamenii de știință îl detectează la fiecare doi-trei ani”, a declarat Erik Blaufuss, cercetător științific în cadrul departamentului de fizică al Universității din Maryland. Blaufuss nu a fost implicat în studiu.
Evenimentul care a creat neutrinul, numit IC 210922A, pare să se fi produs în direcția constelației Eridanus, iar observatorul a emis o alertă pentru comunitatea astronomică. Oamenii de știință au efectuat observații rapide de urmărire pe diferite lungimi de undă ale luminii pentru a căuta punctul de origine al particulei.
Cu toate acestea, nu au reușit să detecteze stele care explodează, explozii de raze gamma, raze X sau componente ale luminii vizibile care ar putea fi asociate cu neutrinoul.
„Neutrinii ne spun singuri că ceva energetic s-a întâmplat undeva pe cer, dar de obicei nu ne spun exact care este sursa, cât de departe este sau ce fel de obiect i-a produs. Pentru a răspunde la aceste întrebări, avem nevoie de lumină: observații radio, submilimetrice, infraroșii, optice, cu raze X și raze gamma”, a transmis Uratra.
La câteva zile după lansarea alertei, Urata și colegii săi au efectuat observații cu telescopul James Clerk Maxwell al Observatorului Asiei de Est, precum și cu Submillimeter Array, ambele situate în apropierea vârfului muntelui Mauna Kea din Hawaii. Ei au descoperit o galaxie bogată în formațiuni stelare, numită JCMT0402−0424.
Galaxia avea o luminozitate de trilioane de ori mai mare decât Soarele nostru în lumină infraroșie și se afla în locația potrivită pentru a fi potențial conectată la neutrin.
„Echipa a poreclit galaxia «Shadow Blaster», deoarece este plină de praf, ceea ce o face aproape invizibilă în lumina optică, razele X sau razele gamma”, a spus Urata.
„«Blaster» se referă la ideea că, în ciuda naturii sale ascunse, galaxia ar putea fi o sursă puternică de particule de înaltă energie și neutrini”, a adăugat el.
Când cercetătorii au efectuat observații suplimentare folosind Atacama Large Millimeter/submillimeter Array din Chile (ALMA), și-au dat seama că „Shadow Blaster” se afla în spatele unei lentile gravitaționale.
Lentila gravitațională apare atunci când o galaxie mare din prim-planul unei observații mărește o galaxie îndepărtată din spatele ei, acționând ca o lupă cosmică.
„Acest efect de lentilă a mărit galaxia și ne-a permis să studiem o regiune ascunsă, compactă, de formare a stelelor, care altfel ar fi fost mult mai greu de detectat”, a spus Urata.
O posibilă sursă cheie de neutrini de înaltă energie
Pepinierele stelare dense din galaxii, cum ar fi cea din „Shadow Blaster”, care formează stele noi într-un ritm puternic, pot furniza gazul, radiațiile și mediile magnetice care acționează ca acceleratoare de particule pentru a produce neutrini.
„Galaxiile care formează stele sunt galaxii care produc multe stele, dintre care unele sunt masive și se sting rapid, explodând în supernove, probabil accelerând razele cosmice în acest proces”, a declarat Justin Vandenbroucke, profesor în cadrul departamentului de fizică și al Centrului de Astrofizică a Particulelor IceCube din Wisconsin, la Universitatea din Wisconsin-Madison. El nu a fost implicat în studiu.
În primele zile ale universului, acum 10 miliarde de ani, a existat o intensă explozie de formare a stelelor în galaxii precum „Shadow Blaster”. Galaxiile au format, de asemenea, raze cosmice, cele mai energetice particule din univers, care pot crea neutrini.
Însă stabilirea legăturii dintre neutrini și galaxiile care formează stele a fost o sarcină dificilă, având în vedere că majoritatea galaxiilor sunt îndepărtate și slab vizibile din cauza cantității de praf pe care o conțin: un ingredient cheie în formarea stelelor.
„Posibilitatea de a privi în interiorul galaxiei «Shadow Blaster» cu o lentilă gravitațională a ușurat această dificultate”, a spus Urata.
Galaxiile care formează stele, cum ar fi „Shadow Blaster”, ar putea fi o sursă cheie de neutrini de înaltă energie.
„Analiza noastră sugerează că această populație ar putea contribui cu până la aproximativ 20% la fondul difuz de neutrini observat, măsurat de IceCube”, a spus Urata.
Găsirea galaxiei potrivite în vecinătatea locului de unde provine neutrinul ar putea fi o coincidență accidentală, a remarcat Vandenbroucke.
„Cercetătorii estimează probabilitatea ca aceasta să fie o coincidență accidentală de aproximativ 1%. Detectarea mai multor astfel de asocieri între acest tip de galaxie și neutrinii de înaltă energie este necesară pentru a stabili dacă aceștia sunt într-adevăr surse de neutrini”, a spus el.
Oamenii de știință vor, de asemenea, să știe ce condiții dintr-o galaxie în care se formează stele contribuie la crearea neutrinilor.
Observatoare precum ALMA și Telescopul Spațial James Webb schimbă modul în care astronomii studiază galaxiile îndepărtate, prăfuite și masive, a spus Urata.
„Dacă unele dintre aceste galaxii sunt și surse de neutrini, atunci neutrinii ar putea oferi o modalitate complet nouă de a studia modul în care galaxiile au format stelele, au construit câmpuri magnetice și au accelerat razele cosmice atunci când universul era tânăr”, a adăugat el.
Studiul va motiva căutarea unor asocieri mai profunde între neutrini și surse potențiale în viitor, a remarcat Blaufuss.
Descoperirea neutrinilor folosind lentile gravitaționale ar putea permite, de asemenea, un studiu mai aprofundat al particulelor fantomă, care se dovedesc încă misterioase în ciuda detectării lor de zeci de ani.
„Neutrinorii oferă un fel de superviziune cu raze X, permițându-ne să studiem fenomene care altfel sunt ascunse de telescoapele noastre, analog modului în care aparatele cu raze X ne permit să vedem în interiorul oamenilor și al obiectelor”, a spus Vandenbroucke.
Ştiri video recomandate
