W lutym ubiegłego roku na dnie oceanu wydarzyło się coś szczególnego. Głęboko pod Morzem Śródziemnym.
Naukowcy odkryli neutrina. I to nie byle jakie, ale najpotężniejsze neutrina, jakie kiedykolwiek zarejestrowano. Do Ziemi dotarli 13 lutego 2003 roku, podróżując z prędkością niemal światła. Kilka kilometrów w dół rzeki KM3Net wykrył mion.
Jego energia była ogromna – dwadzieścia dwa miliony miliardów elektronowoltów. Aby zrozumieć, jak duża to jest: odtworzenie takiej energii w laboratorium wymagałoby adaptera równego obwodowi Ziemi. W porównaniu z tym Wielki Zderzacz Hadronów wyglądałby jak zabawka.
Ale skąd on się wziął?
„Istnieje kilka możliwych wyjaśnień pochodzenia tego neutrina” – powiedziała Meriem Bendaman z zespołu KM3Net. „Na przykład… neutrina mogą powstawać z różnych źródeł, takich jak blazary”.
Blazary. Jest to wiodący kandydat na źródło neutrin.
Kosmiczne źródło
Wyobraź sobie kwazar. Czy wiesz o jasnym jądrze odległej galaktyki, supermasywnej czarnej dziurze żywiącej się gwiazdami i gazem, emitującej promieniowanie w przestrzeń kosmiczną? A teraz wyobraźcie sobie, że to źródło jest skierowane bezpośrednio do nas. To jest blazar.
Kwazary zazwyczaj emitują światło na boki. A blazary kierują swoje promieniowanie bezpośrednio na nas.
To neutrino nie było jedynym takim przypadkiem. Ale jego energia była znacznie wyższa niż w poprzednich przypadkach. Dlaczego to jest ważne? Ponieważ znalezienie źródła neutrina przypomina pracę detektywa na miejscu zbrodni, bez świadków.
Dziwną rzeczą jest to, że zwykle, gdy ten poziom energii jest wytwarzany z jednego źródła – takiego jak supernowa lub rozbłysk gwiazdowy – wytwarzane jest również światło. Fale radiowe, promienie rentgenowskie, promienie gamma. Sygnały w różnych zakresach widmowych.
Ale w tych zakresach nie było żadnych sygnałów.
„To prowadzi nas do spekulacji… że źródłem neutrin może być jakiś rodzaj blazaru” – wyjaśnił Bendaman. Nie jedna eksplozja, ale wiele źródeł, które razem tworzą ten efekt.
Symulacja
Zespół musiał przeprowadzić symulację tego zjawiska. Musieli znaleźć model, który wyjaśniłby tak ogromną energię neutrin bez naruszania innych praw fizyki. W szczególności nie mogli przekroczyć limitów promieniowania gamma ustalonych przez satelitę Fermi i nie mogli zignorować braku podobnych sygnałów w IceCube na Antarktydzie czy w niedokończonej sieci KM3Net w pobliżu Sycylii.
Zmienili kilka parametrów: pola magnetyczne, granice przyspieszenia cząstek. Wzięli także pod uwagę ilość energii, jaką przenoszą protony w porównaniu z elektronami.
Obliczenia potwierdziły poprawność modelowania.
Źródłem neutrin może być grupa blazarów. To pasuje do danych. Odpowiada to również granicom promieniowania gamma. To wyjaśnia rzadkość takich wydarzeń.
Więc znaleźliśmy źródło neutrina?
Niezupełnie. Model pokazuje, że blazary mogą być źródłem neutrin, ale nie dowodzi to, że źródłem jest ten konkretny blazar. To tylko pokazuje, że te czarne dziury są w stanie emitować więcej energii, niż sądziliśmy.
Potrzebujemy więcej danych. Jak dotąd neutrina nadal przez nas przechodzą – 100 bilionów na sekundę. A rzadkie blazary pozostają nieodkryte, niewidoczne.
Po prostu czekamy.
