Αστρονόμοι που χρησιμοποιούν τη Συστοιχία Μεγάλου Χιλιοστού/Υποχιλιοστού Atacama (ALMA) ανακάλυψαν την πηγή μιας ισχυρής έκρηξης νετρίνων με ένα αξιοσημείωτο κοσμικό φαινόμενο που λειτουργεί σαν φυσικό τηλεσκόπιο. Αυτό που ανακάλυψαν αμφισβήτησε τις προσδοκίες.
Οι ερευνητές αρχικά υποψιάστηκαν ότι μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα τροφοδοτούσε έναν εξαιρετικά φωτεινό μακρινό γαλαξία που σχετίζεται με ένα σήμα νετρίνων. Αντίθετα, οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν ότι η ενέργεια του γαλαξία προέρχεται από έντονο σχηματισμό άστρων. Το εύρημα παρέχει σημαντικά στοιχεία που θα μπορούσαν να βοηθήσουν να εξηγηθεί από πού προέρχονται πολλά από τα μυστηριώδη νετρίνα υψηλής ενέργειας του σύμπαντος.
Παρακολούθηση ενός από τα πιο άπιαστα σωματίδια στο σύμπαν
Τα νετρίνα είναι ένα από τα πιο συγκεχυμένα σωματίδια που είναι γνωστά στην επιστήμη. Ένας μεγάλος αριθμός από αυτούς διέρχεται από το διάστημα, ακόμη και από τη Γη, με πολύ μικρή αλληλεπίδραση με την ύλη. Αν και οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει μερικούς γαλαξίες ικανούς να παράγουν νετρίνα, αυτές οι γνωστές πηγές είναι ανεπαρκείς για να εξηγήσουν τον μεγάλο πληθυσμό νετρίνων υψηλής ενέργειας που έχουν ανιχνευθεί μέχρι στιγμής.
Για να διερευνήσει την προέλευση ενός τέτοιου σωματιδίου, μια διεθνής ομάδα ερευνητών από το MITOS Science Co., LTD., το National Central University, το Chung Yuan Christian University, το Tohoku University, το Fukui University of Technology και το Εθνικό Αστρονομικό Αστεροσκοπείο της Ιαπωνίας διεξήγαγαν επακόλουθες παρατηρήσεις χρησιμοποιώντας το ALMA και πολλά άλλα τηλεσκόπια.
Ο στόχος τους ήταν το γεγονός νετρίνων υψηλής ενέργειας IC 210922A, που ανιχνεύθηκε από το Παρατηρητήριο Νετρίνων IceCube στο Νότιο Πόλο. Η αναζήτηση τους οδήγησε σε έναν εξαιρετικά φωτεινό γαλαξία γνωστό ως JCMT0402−0424, που βρίσκεται περίπου 11 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.
Secret of the Shadow Blaster
Οι προηγουμένως αναγνωρισμένοι γαλαξίες που παράγουν νετρίνα τροφοδοτούνται συνήθως από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Ωστόσο, όταν οι ερευνητές εξέτασαν το JCMT0402−0424, δεν βρήκαν στοιχεία για την ενεργειακή εκπομπή που συνήθως σχετίζεται με τέτοιες μαύρες τρύπες.
Ο γαλαξίας καλύπτεται σε μεγάλο βαθμό από σκόνη, καθιστώντας δύσκολη την ορατότητα στο ορατό φως. Σε μήκη κύματος υποχιλιοστών, όμως, λάμπει έντονα. Λόγω της κρυφής φύσης του και της εξαιρετικής φωτεινότητάς του σε αυτό το μήκος κύματος, η ομάδα του ονόμασε το «σκιώδης εκτοξευτής».
Ένα φυσικό τηλεσκόπιο αποκαλύπτει τον πυρήνα του γαλαξία
Οι αστρονόμοι μπόρεσαν να κοιτάξουν βαθιά στο Shadow Blaster χάρη σε μια τυχερή ευθυγράμμιση με έναν άλλο γαλαξία που βρίσκεται μεταξύ αυτού και της Γης. Η βαρυτική κάμψη του γαλαξία στο προσκήνιο και τα ευρεία ραδιοκύματα από τον εκτοξευτήρα σκιών, δημιουργούν ουσιαστικά ένα φυσικό τηλεσκόπιο.
Αυτό το φαινόμενο βαρυτικού φακού παρήγαγε φωτεινότερες και μεγεθύνουσες εικόνες που επέτρεψαν στην ALMA να εξετάσει μακρινούς γαλαξίες με μεγαλύτερη λεπτομέρεια.
Οι ραδιοφωνικές παρατηρήσεις και πάλι δεν έδειξαν σημάδια μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας. Αντίθετα, τα δεδομένα δείχνουν μια άλλη πηγή ενέργειας. Το αέριο και η σκόνη σε όλο τον γαλαξία φαίνεται να θερμαίνονται κυρίως από τον ισχυρό σχηματισμό άστρων.
Οι ερευνητές εντόπισαν έναν πυκνό «συμπαγή πυρήνα» στο κέντρο του Shadow Blaster. Μια περιοχή πλάτους περίπου 1.500 ετών φωτός περιέχει μεγάλη ποσότητα αερίου και σκόνης. Ένα τέτοιο ακραίο περιβάλλον είναι ικανό να παράγει νετρίνα.
Μια νέα εξήγηση για τα νετρίνα υψηλής ενέργειας
Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι οι γαλαξίες που σχηματίζουν έντονα αστέρια μπορεί να αντιπροσωπεύουν μια σημαντική και προηγουμένως παραμελημένη πηγή νετρίνων υψηλής ενέργειας.
Σύμφωνα με την ομάδα, συμπαγείς, πλούσιοι σε σκόνη γαλαξίες εκρήξεων αστεριών μπορεί να συνεισφέρουν σε σημαντικό κλάσμα του υποβάθρου νετρίνων υψηλής ενέργειας μέσω του γρήγορου σχηματισμού άστρων. Η ανάλυσή τους δείχνει ότι αυτοί οι γαλαξίες μπορεί να αντιπροσωπεύουν έως και το 20% του συνολικού πληθυσμού των νετρίνων υψηλής ενέργειας που παρατηρούνται σε όλο το σύμπαν.
Εάν επιβεβαιωθεί από μελλοντικές μελέτες, η ανακάλυψη θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει σημαντικά την κατανόηση των επιστημόνων για το πώς παράγονται μερικά από τα πιο άπιαστα σωματίδια του σύμπαντος.