Kosmické částice k nám létají z galaxie vzdálené miliardy světelných let

- Vesmír autor: Ladislav Loukota

Astronomie si minulý týden připsala významný úspěch na relativně nové frontě - poprvé se podařilo detekovat neutrina přicházející ze vzdáleného galaktického jádra. Objev značí lepšící se kapacity neutrinové astronomie, přesto jde však zřejmě o pouhý vrcholek ledovce toho, čím tento obor ještě může být.

Blazar

Blazar,zdroj: Desy / Science Communication Lab

Jenom málokterá observatoř světa má tak unikátní pozici. IceCube Observatory, dokončena teprve v roce 2010, totiž leží přesně na jižním pólu Země při odlehlé, na antarktickém ledu postavené stanici Amundsen-Scott. Klasickou kupoli s teleskopem byste tu však hledali marně. Namísto toho se IceCube sestává z řetězců fotodetektorů, které se dívají dolů do zemského nitra.

V hloubce dvou kilometrů pozorují Čerenkovovo záření vznikající průletem neutrin skrze Zemi poté, co se neutrino srazí s ledem. Detektor vlastně využívá celou planetu jako filtr nežádoucích částic jednoho směru. Důvodem dvoukilometrové hloubky je potom naopak odstínění parazitních částic, které by mohly přilétat ve směru od povrchu.

Právě tímto způsobem nyní detekovala observatoř IceCube i neutrino přilétající od blazaru TXS 0506+056.

Poprvé až k cíli

Loni 22. září rozsvítila senzory interakce ledu a výjimečně vysokoenergetické částice. Když vědci zaměřili vektor průchodu částice ledem, informovali další tradičnější observatoře o pravděpodobných souřadnicích, odkud přiletěla. Ty pak v daném regionu následně detekovaly záření gama vycházející z výše zmíněného blazaru.

Podobně jako gravitační vlny tak neutrino zafungovalo jako poplašný signál burcující pro přílet dalších typů záření. Jedná se tak o první skutečný důkaz, že blazary mohou být zdrojem vysokoenergetických neutrin.

Observatoř IceCube

Observatoř IceCube,zdroj:Wikipedia Commons

Blazary samy jsou pojmenováním pro aktivní galaktická jádra – supermasivní černé díry a jejich galaktické okolí září v celém spektru, detekce neutrin proto není přehršle překvapivá. Identifikovaný blazar rozhodně ani není jediným zdrojem neutrin, která prolétají Zemí, jak by se mohlo zdát z některých titulků - neutrina k nám vysílá i naše vlastní Slunce.

Přesto je detekce neutrina a jeho spárování s detekcí záření gama významným posunem tzv. neutrinové astronomie, která by mohla v budoucnu zobrazit oblohu dalším doposud nepoznaným způsobem.

Čím víc poslů, tím víc astronomie

Sledovat neutrina spolu s gama zářením je totiž jenom první fáze kalibrace naší schopnosti neutrina detekovat. To pravé přijde až v okamžiku, kdy budeme s to neutrina sledovat i bez dalšího záření!

Po viditelném světle, radiových vlnách, infračerveném záření i gravitačních vlnách by neutrina přilétající k Zemi mohla nést informace zase o ještě vzdálenějších a naším očím doposud skrytým událostem, které se v jiném spektru projevují jenom velmi slabě či snad dokonce nijak. Každý z těchto poslů nám může přinést trochu jiné informace, čím více z nich tak budeme účinně pozorovat, tím úplnější obrázek o kosmických jevech si můžeme utvořit.

V posledních dvou letech sice bylo hledání neutrin zastíněno detekcí gravitačních vln, pátrání po neutrinech však přesto pokračuje.

Výhodou neutrin je totiž jejich slabá interakce s jinými částicemi – jinými slovy, neutrina z nějakého kosmického kataklyzmatu mají nejvyšší šanci k nám doletět přímo, a přinést nám zprávu o svém původci.

Nevýhodou je pak nutnost budovat pro neutrina gigantické detektory - v případě neutrin je to totiž zejména plocha, co se počítá. Krom detektoru IceCube v Antarktidě se na hledání neutrin podílí i observatoř Pierra Augera v Argentině.

IceCube

IceCube,zdroj:Wikipedia Commons

Na jejím provozu a budování se podílí i čeští vědci. Vloni se jim spolu s mezinárodními kolegy podařilo s definitivní platností prokázat, že jimi detekovaná neutrina mají rovněž původ mimo naší galaxii. Letošní odhalení původu části neutrin v blazaru tak dílem navazuje na loňské zjištění.

Vzdor pokrokům má však detekce neutrin v astronomii i stále jistá slabší místa.

Neutrina totiž oscilují a to jejich univerzální detekci zhoršuje. Dokud přitom nebude vyladěna detekce neutrinového "šumu" na kosmickém pozadí, jen obtížně se budou detekovat i významnější projevy. Jak IceCube, tak i další detektory jsou tak vlastně stále ve fázi betatestu – sbírají data pro dlouhodobé statistické vyhodnocení toho, jak neutrina pozorovat co nejlépe.

O tom, která neutrina tvoří majoritu pozadí oblohy, se přitom pře hned několik modelů najednou. Vzhledem k tomu, že se neutrinová astronomie snaží přijít na způsob, jak pozorovat částice, o nichž však dopředu neví, jak přesně je pozorovat, pilování metody zabere ještě nějaký čas.

Teprve poté se snad, podobně jako u gravitačních vln, skutečně otevře další nové okno na vzdálené kosmické události.

Studie neutrina přicházejícího z blazaru se objevila v časopise Science.  

Tagy: Vesmír neutrino věda a poznání