Pagavo Visatos vaiduoklį: Viduržemio jūros dugne užfiksuotas protu suvokiamas rekordas
Įsivaizduokite, kad pagavote vieną lietaus lašą ir staiga supratote: jis nukrito iš audros kitoje Visatos pusėje.
Panašaus masto atradimas įvyko 2023 m. vasario 13 d., kai Viduržemio jūros gelmėse panardintas detektorius užfiksavo beveik neįtikėtinai energingos dalelės – neutrino – praskriejimą. Ši dalelė turėjo apie 220 PeV energijos ir daugiau nei dešimteriopai pranoko ankstesnį rekordą.
Neutrinai dažnai vadinami Visatos „vaiduoklių“ dalelėmis. Jie beveik neturi masės, neturi elektrinio krūvio ir su įprasta medžiaga sąveikauja taip silpnai, kad milijardai jų perėjo per jūsų kūną nuo tos akimirkos, kai pradėjote skaityti šį tekstą, jums to net nepajutus.
Užfiksuoti bent vieną itin didelės energijos neutriną – milžiniškas iššūkis. Būtent todėl buvo sukurtas „KM3NeT/ARCA“ detektorius, įtvirtintas jūros dugne netoli Sicilijos krantų, o pati Viduržemio jūra naudojama kaip aptikimo terpė.
Šis signalas fizikams buvo tarsi šaltas dušas: jokie žinomi ir į katalogus įtraukti reiškiniai atrodė netinkantys tokiai energingai dalelei paaiškinti.
Todėl „KM3NeT“ bendradarbiaujanti mokslininkų komanda ėmėsi „detektyvinio“ darbo – nuo užuominų grįžo prie galimų priežasčių, kūrė simuliacijas ir tikrino hipotezes, kol rado labiausiai tikėtiną scenarijų.
Pagrindinis įtariamasis, aprašytas naujame darbe žurnale „Journal of Cosmology and Astroparticle Physics“, yra objektų klasė, vadinama blazarais.
Blazaras – tai aktyvus galaktikos branduolys: galaktika, kurios centre esanti supermasyvi juodoji skylė ryja aplinkinę medžiagą ir į kosmosą išsviedžia plazmos čiurkšlę beveik šviesos greičiu.
Blazarus išskiria jų orientacija. Čiurkšlė būna nukreipta beveik tiesiai į mus, todėl tokie objektai danguje atrodo vieni ryškiausių ir ekstremaliausių.
Tyrėjai sumodeliavo realistišką blazarų populiaciją ir apskaičiavo, kokį neutrinų srautą ji galėtų sukurti. Tuomet šias prognozes palygino su faktiniais stebėjimais – ne tik iš „KM3NeT“, bet ir iš Antarktidoje veikiančio „IceCube“ bei „Fermi“ gama spindulių kosminio teleskopo duomenų.
Ypač svarbu buvo tai, ko instrumentai neužfiksavo. Panašių itin didelės energijos neutrinų įvykių stoka kitur uždeda griežtus apribojimus bet kokiam paaiškinimui, o blazarų modelis, pasak autorių, šiuos apribojimus atitinka.
Vienas iš reikšmingų argumentų verčia abejoti vieno konkretaus, dramatiško šaltinio versija. Kai gilioje kosminėje erdvėje įvyksta katastrofiškas reiškinys – sprogimas ar staigus žybsnis – paprastai tuo pat metu užfiksuojamas ir ryškus elektromagnetinis signalas įvairiuose bangos ilgiuose.
Tačiau šalia 2023 m. įvykio nieko panašaus nerasta. Tai stumia interpretaciją link „difuzinio fono“ idėjos: ne vienas objektas, atlikęs kažką išskirtinio, o daugybė objektų, kartu nuolat generuojančių menką, bet pastovų ekstremalios energijos dalelių srautą. Viena iš tokių dalelių tiesiog pasiekė detektorių tinkamu momentu.
Rekordinio neutrino aptikimo metu „KM3NeT“ dar veikė tik su 21 aptikimo linija – tai sudarė maždaug 10 proc. planuojamo galutinio pajėgumo. Mokslininkai tikisi, kad pilnai pradėjus veikti visam detektoriui ir sukaupus dar daugiau metų duomenų, bus įmanomos gerokai galingesnės analizės.
Kol kas blazarai išlieka pagrindiniu kandidatu. Jei paaiškėtų, kad jie iš tiesų gali įgreitinti daleles iki tokių energijų, tai iš esmės pakeistų supratimą apie ekstremaliausius Visatos „variklius“.
