Οι κοσμικές ακτίνες που αποτελούνται από ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια υψηλής ενέργειας βομβαρδίζουν συνεχώς την ατμόσφαιρα της γης. Αυτά τα σωματίδια προέρχονται από το βαθύ διάστημα, έχουν ταξιδέψει δισεκατομμύρια έτη φωτός. Ωστόσο, από πού προέρχονται; Τι τους εκτοξεύει μέσα στο Σύμπαν με τέτοια τεράστια δύναμη; Αυτά τα ερωτήματα ήταν από τις πιο σημαντικές προκλήσεις της αστροφυσικής για πάνω από έναν αιώνα.
Μια διεθνής ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Πανεπιστήμιο του Würzburg και την Πανεπιστήμιο της Γενεύης (UNIGE) ρίχνει φως σε μια πτυχή αυτού του μυστηρίου: τα νετρίνα πιστεύεται ότι γεννιούνται σε blazars, γαλαξιακούς πυρήνες που τροφοδοτούνται από υπερμεγέθη μαύρες τρύπες.
Η Sara Buson το θεωρούσε πάντα σημαντικό έργο. Το 2017, ο ερευνητής και οι συνεργάτες του παρουσίασαν ένα blazar (TXS 0506+056) ως πιθανή πηγή νετρίνων για πρώτη φορά. Αυτή η μελέτη πυροδότησε μια επιστημονική συζήτηση σχετικά με το εάν υπάρχει πραγματικά μια σύνδεση μεταξύ των blazars και νετρίνα υψηλής ενέργειας.
Αφού έκανε αυτό το αρχικό, θετικό βήμα, η ομάδα του καθηγητή Buson έλαβε χρηματοδότηση από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας για να ξεκινήσει ένα φιλόδοξο ερευνητικό πρόγραμμα πολλαπλών μηνυμάτων τον Ιούνιο του 2021. Η ανάλυση πολλών σημάτων (ή «αγγελιοφόροι», για παράδειγμα, νετρίνα) από το Σύμπαν είναι απαιτείται. Ο πρωταρχικός στόχος είναι να ρίξει φως στην προέλευση των αστροφυσικών νετρίνων, δυνητικά επιβεβαίωση μπλέιζαρ ως η πρώτη εξαιρετικά σίγουρη πηγή εξωγαλαξιακών νετρίνων υψηλής ενέργειας.
Το έργο δείχνει τώρα την πρώτη του επιτυχία. Οι επιστήμονες επιβεβαιώνουν ότι τα blazars μπορούν να συσχετιστούν με σιγουριά με αστροφυσικά νετρίνα σε πρωτοφανή βαθμό βεβαιότητας.
Ο Andrea Tramacere από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης είπε: «Η διαδικασία συσσώρευσης και η περιστροφή της μαύρης τρύπας οδηγούν στο σχηματισμό σχετικιστικών πίδακες, όπου τα σωματίδια επιταχύνονται και εκπέμπουν ακτινοβολία έως και ενέργειες χιλίων δισεκατομμυρίων από αυτή του ορατού φωτός! Η ανακάλυψη της σύνδεσης μεταξύ αυτών των αντικειμένων και των κοσμικών ακτίνων μπορεί να είναι η «πέτρα της Ροζέτας» της αστροφυσικής υψηλής ενέργειας!».
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν δεδομένα νετρίνων από το Παρατηρητήριο Νετρίνων IceCube στην Ανταρκτική και το BZCat, έναν από τους πιο ακριβείς καταλόγους blazars. Χρησιμοποιώντας αυτά τα δεδομένα, έπρεπε να αποδείξουν ότι τα blazars των οποίων οι κατευθυντικές θέσεις συμπίπτουν με εκείνες των νετρίνων δεν ήταν τυχαία εκεί.
Στη συνέχεια, οι επιστήμονες αναπτύσσουν λογισμικό που μπορεί να εκτιμήσει πόσο ίδιες φαίνονται οι κατανομές αυτών των αντικειμένων στον ουρανό.
Ο Andrea Tramacere είπε, «Αφού ρίξαμε τα ζάρια αρκετές φορές, ανακαλύψαμε ότι η τυχαία συσχέτιση θα μπορούσε να ξεπεράσει αυτή των πραγματικών δεδομένων μόνο μία φορά σε ένα εκατομμύριο δοκιμές! Αυτό είναι ισχυρή απόδειξη ότι οι ενώσεις μας είναι σωστές».
Παρά το επίτευγμά τους, η ομάδα μελέτης πιστεύει ότι ο αριθμός των πραγμάτων σε αυτό το αρχικό δείγμα είναι απλώς η «κορυφή του παγόβουνου». Έχουν συλλέξει «νέα παρατηρητικά στοιχεία» χάρη στην προσπάθειά τους, η οποία είναι το βασικό συστατικό για τη δημιουργία πιο ακριβών μοντέλων αστροφυσικών επιταχυντών.
Επιστήμονες Σημειώνεται, «Αυτό που πρέπει να κάνουμε τώρα είναι να κατανοήσουμε την κύρια διαφορά μεταξύ των αντικειμένων που εκπέμπουν νετρίνα και εκείνων που δεν εκπέμπουν. Αυτό θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τον βαθμό στον οποίο το περιβάλλον και ο επιταχυντής «μιλούν» μεταξύ τους. Τότε θα είμαστε σε θέση να αποκλείσουμε ορισμένα μοντέλα, να βελτιώσουμε την προγνωστική δύναμη άλλων και, τέλος, να προσθέσουμε περισσότερα κομμάτια στο αιώνιο παζλ της επιτάχυνσης της κοσμικής ακτίνας!».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Sara Buson, Andrea Tramacere, et al. Ξεκινώντας ένα ταξίδι στο Σύμπαν: Η ανακάλυψη των εξωγαλαξιακών εργοστασίων νετρίνων. Δημοσιεύθηκε 2022, 14 Ιουλίου • © 2022. Οι Συγγραφείς. Δημοσιεύτηκε από η Αμερικανική Αστρονομική ΕταιρείαΕ DOI: 10.3847/2041-8213/ac7d5b
