Astronomi vjeruju da su uspjeli ući u trag porijeklu jedne "sablasne" kosmičke čestice do galaksije udaljene čak 11 milijardi svjetlosnih godina, što predstavlja veliki korak u razumijevanju misterioznih neutrina. Smatra se da je izvor čestice koja je stigla do Zemlje daleka galaksija u kojoj se intenzivno rađaju zvijezde, nazvana Shadow Blaster.
Potraga za izvorom "sablasne čestice"
Neutrini su među najzastupljenijim česticama u svemiru, ali ih je zbog njihove "sablasne" prirode izuzetno teško proučavati. Nemaju električni naboj, masa im je gotovo zanemariva i veoma rijetko stupaju u interakciju s drugom materijom. Iako je poznato da nastaju u supernovama, nuklearnim reakcijama u zvijezdama i raspadom teških čestica, precizno određivanje njihovog porijekla i dalje predstavlja veliki izazov za naučnike.
Događaj koji je pokrenuo ovo istraživanje zabilježen je 2021. godine, kada je detektor IceCube, smješten duboko u antarktičkom ledu, registrovao dolazak neutrina izuzetno visoke energije. Takvi neutrini bilježe se tek svakih nekoliko godina.
Opservatorij je odmah izdao upozorenje astronomskoj zajednici. Iako su naučnici krenuli u potragu, početna posmatranja nisu otkrila eksplozije zvijezda niti izboje gama ili rendgenskog zračenja koji bi se mogli povezati s ovim neutrinom.
"Sami neutrini nam govore da se negdje na nebu dogodilo nešto veoma energično, ali nam obično ne otkrivaju šta je tačno izvor, koliko je udaljen niti kakav ga je objekt proizveo", objasnio je dr. Yuji Urata, voditelj studije i istraživač u tajvanskoj kompaniji MITOS Science Co. Ltd.
"Da bismo odgovorili na ta pitanja, potrebno nam je svjetlo, radio, submilimetarsko, infracrveno, optičko, rendgensko i gama zračenje."
Kosmičko povećalo i galaksija Shadow Blaster
Nekoliko dana nakon upozorenja tim predvođen Uratom imao je više sreće. Posmatranjima pomoću teleskopa na Havajima otkrili su galaksiju bogatu prašinom u kojoj se intenzivno stvaraju zvijezde, nazvanu JCMT0402−0424.
Tim joj je dao nadimak Shadow Blaster. Urata objašnjava da je naziv "Shadow" dobila zato što je zbog guste prašine gotovo nevidljiva u optičkom, rendgenskom i gama spektru, dok se "Blaster" odnosi na pretpostavku da, uprkos skrivenosti, može biti snažan izvor visokoenergetskih čestica.
Dodatna posmatranja otkrila su ključan detalj – galaksija se nalazila iza gravitacione leće. Taj fenomen nastaje kada masivna galaksija u prvom planu svojom gravitacijom djeluje kao kosmičko povećalo, pojačavajući svjetlost udaljenijeg objekta iza sebe.
"Taj efekat leće pojačao je sjaj galaksije i omogućio nam da proučimo skriveno, kompaktno područje stvaranja zvijezda koje bi inače bilo mnogo teže otkriti", rekao je Urata.
Zvjezdana porodilišta kao mogući izvori neutrina
Gusta područja u kojima nastaju zvijezde, poput onog u galaksiji Shadow Blaster, mogu stvoriti okruženje bogato plinom, zračenjem i magnetnim poljima koje djeluje kao prirodni akcelerator čestica i proizvodi neutrine.
"Galaksije u kojima se intenzivno stvaraju zvijezde proizvode veliki broj novih zvijezda. Neke od njih su veoma masivne, brzo sagorijevaju i eksplodiraju kao supernove, pri čemu vjerovatno ubrzavaju kosmičke zrake", objasnio je Justin Vandenbroucke, profesor sa Univerziteta Wisconsin-Madison, koji nije učestvovao u istraživanju.
Takve galaksije bile su česte u ranom svemiru, prije oko 10 milijardi godina, ali ih je zbog velike količine prašine bilo veoma teško povezati s neutrinima. Prema analizi istraživačkog tima, upravo ova vrsta galaksija mogla bi biti odgovorna za oko 20 posto pozadinskog neutrinskog zračenja koje registruje IceCube.
Potraga se nastavlja
Ipak, naučnici ostaju oprezni. Vandenbroucke ističe da bi pronalazak galaksije u blizini putanje neutrina mogao biti i slučajnost, čija se vjerovatnoća procjenjuje na oko jedan posto.
"Potrebno je registrovati još ovakvih veza između ove vrste galaksija i visokoenergetskih neutrina kako bismo sa sigurnošću utvrdili da su upravo one njihovi izvori", rekao je.
Teleskopi poput ALMA-e i svemirskog teleskopa James Webb mijenjaju način na koji astronomi proučavaju udaljene i prašnjave galaksije.
"Ako su neke od tih galaksija zaista izvori neutrina, onda bi nam neutrini mogli pružiti potpuno novi način proučavanja procesa nastanka zvijezda, razvoja magnetnih polja i ubrzavanja kosmičkih zraka u vrijeme kada je svemir bio veoma mlad", dodao je Urata.
Ova studija mogla bi otvoriti put budućim istraživanjima porijekla neutrina, dok bi korištenje gravitacionih leća moglo omogućiti još dublje razumijevanje ovih i dalje veoma tajanstvenih čestica.
"Neutrini nam pružaju svojevrsni 'superrendgenski vid' koji nam omogućava proučavanje pojava skrivenih od naših teleskopa, slično kao što rendgenski zraci omogućavaju da vidimo unutrašnjost ljudskog tijela i različitih predmeta", zaključio je Vandenbroucke.