Unikátní a nesmírně cool neutrinová observatoř IceCube Neutrino Observatory na jižním pólu sehrála klíčovou roli ve významném objevu. Vědcům se podařilo odpovědět na hádanku, která se týká původu vysokoenergetických neutrin a částic kosmického záření. Jsou to energetická monstra, která občas zasáhnou Zemi. Zatím nikdo ale přesně nevěděl, kde se vlastně ve vesmíru berou.
Mezinárodní tým více než 300 badatelů ze 12 zemí, který funguje pod výtečným nickem IceCube Collaboration, poprvé a po značném úsilí konečně odhalil zdroj vysokoenergetických neutrin, které k nám létají jako přízraky z hlubokého vesmíru. Pocházejí z nepochybně velmi extrémních prostředí a cestují miliardy světelných let. Neutrin je plný vesmír. Pokud jde o konkrétní zdroje neutrin, tak jsme až do této studie, ohlášené s patřičnou pompou, vlastně znali jen dva: Slunce a blízkou supernovu z roku 1987.
Vysokoenergetická neutrina, a spolu s nimi částice kosmického záření, dráždí vědce už skutečně dlouho. Doposud totiž nebylo jasné, kde a jak takto nesmírně energetické částice vznikají. Částice kosmického záření jsou elektricky nabité, takže prakticky není možné je sledovat zpět k jejich skutečnému zdroji. Kdykoliv se během svého letu vesmírem připletou k nějakému magnetickému poli, tak je kvůli elektrickému náboji může vychýlit z dráhy. A elektrických polí je ve vesmíru spousta.
Nesmírně výkonné vesmírné urychlovače, tedy extrémní objekty, kde vznikají částice kosmického záření, ale také, naštěstí, vyrábějí vysokoenergetická neutrina. Neutrina nemají elektrický náboj, a jak je známe, nepohne s nimi prakticky nic, a rozhodně ani ta nejsilnější magnetická pole vesmíru. Proto můžeme předpokládat, že k nám letí rovně, přímo ze zdroje.
22. září 2017 rozsvítil přístroje na IceCube zásah polárního ledu jedním vysokoenergetickým neutrinem. Jeho energie byla odhadnuta na 300 TeV, tedy asi 45-krát vyšší, než energie protonů ve Velkém hadronovém srážeči LHC v CERNu. Observatoř záhy poté zalarmovala teleskopy po celém světě a poslala jim koordináty předpokládaného zdroje detekovaného neutrina. Gama observatořím, včetně americké vesmírné gamaobservatoře Fermi a pozemního teleskopu MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescope) na Kanárských ostrovech, se po tomto poplachu podařilo detekovat výtrysk vysokoenergetických gama paprsků. Jako zdroj tohoto výtrysky gama observatoře určily blazar TXS 0506+056. Upřímně řečeno, blazary byly už nějakou dobu podezřívané. Ale tohle je první pořádný důkaz.
Blazar TXS 0506+056, to už samo o sobě vzbuzuje představu čehosi velice extrémního. A přesně takové blazary jsou. Jako první zachytil výtrysk záření gama při této události vesmírný teleskop Fermi. Podle všeho to byl unikátní zážitek. Fermi pracuje ve vesmíru zhruba deset let a za tu dobu detekoval nějakých 2 tisíce blazarů. Tohle byl zatím nejdrsnější záblesk gama záření s nejvíce energetickými fotony, jaký kdy Fermi ulovil. Když záhy poté tento záblesk detekoval pozemní gama teleskop MAGIC, tak naměřil dokonce ještě větší energie přilétajích fotonů.
Blazary jsou objekty, podle všeho proklatě aktivní supermasivní černé díry v galaktických jádrech eliptických galaxií, které nesmírně září po celém elektromagnetickém spektru. Relativistické výtrysky hmoty blazarů míří prakticky přímo k Zemi, proto jsou pro nás tak oslnivé. Pozorování IceCube a dalších observatoří potvrdila, že blazar TXS 0506+056 je jedním z nejvíce zářivých zdrojů ve známém vesmíru. Je tedy vcelku pochopitelné, že vystřeluje neutrina, jejichž energie opravdu stojí za to. Je to skutečně ultimátní vesmírný urychlovač částic.
Video: NSF Press Conference on Breakthrough in Multi-messenger Astrophysics
Literatura
IceCube 12. 7. 2018, Science 361: 147–151.
Poznámka redakce
Tomuto krátkému sdělení se budeme následně věnovat podrobnějším článkem.
Jak zachytit neutrina ze vzdálených supernov
Autor: Vladimír Wagner (27.04.2013)
Pták Buk nejenergetičtějším neutrinem, které jsme chytili
Autor: Stanislav Mihulka (17.04.2014)
Nové rekordní neutrino prohlubuje kosmickou záhadu
Autor: Stanislav Mihulka (18.08.2015)
Extrémní neutrino poprvé vystopováno mimo Mléčnou dráhu
Autor: Stanislav Mihulka (25.04.2016)
Diskuze:
Kde se beue?
Milan V,2018-07-14 01:59:54
Je mi trochu záhadou, kde by se v okolí černé díry najednou vzal zdroj neutrin. Nevznikají jen tak z ničeho. Nejsou ovlivněna tlakem ani teplotou, a že by tlak na horizontu byl tak velký, že by tam docházelo k fúzi vodíku, to bych se dosti divil. I když to tak asi bude.
Re: Kde se beue?
Vladimír Wagner,2018-07-14 08:45:10
V daném případě jde o procesy, které generují v okolí černé díry výtrysky hmoty, ve kterých jsou částice a jádra urychleny na energie o mnoho řádů překonávající ty dosažitelné na urychlovači LHC. a při srážkách těchto urychlených částic a jader s jádry, které jsou výtrysku v cestě vzniká také velký počet různých částic s vysokými energiemi, z nichž řada (například mezony pí) se rozpadá za vzniku neutrin. Je to úplně stejný proces, na kterém jsou založeny zdroje neutrin využívající urychlovač. Jen se dosahuje o mnoho řádů vyšších energií.
Pro začátek a pro upřesnění časové osy
Aleš Fifka,2018-07-13 21:58:06
"Vědcům se podařilo odpovědět na více než stoletou hádanku, která se týká původu vysokoenergetických neutrin a částic kosmického záření"
Nevím, jak to autor počítá. Posuďte sami:
Existence neutrina předpovězena 1931 (Pauli)
Elektronové neutrino detekováno, zpráva publikována ve Science 1956 ( Clyde Cowan, Frederick Reines, F. B. Harrison, H. W. Kruse, A. D. McGuire)
Mionové neutrino detekováno, zpráva publikována 1962 (Leon Lederman, Melvin Schwartz, Jack Steinberger)
Odkud neutrina přicházejí, zda jich je mnoho nebo málo, to jsou otázky, které před rokem 1956 nemohl nikdo na Zemi řešit. Prosím, nedělejme z Osla bulvár, kde jsou faktické chyby součástí žánru.
Definujte termín Blazar
Robert Sabela,2018-07-13 20:08:53
Co jsou polzary,kvazary,černé díry,metagalaxie,superhvězdokuzpy (metagalaxie)(...) je jasné...Ale definujte prosím pojem "Blazar".-Jde o nějakou ,dosud neznámou formu kvazaru (či spíše pulzaru)? -(Pokud toto Lidstvo Bude cestovat Vesmírem,bude mít referenční body,podle kterých bude moci navigovat své kosmické dopravní prostředky).
Re: Definujte termín Blazar
Libor žák,2018-07-13 21:52:04
Blazar je označení pro aktivní galaktické jádro jehož výtrysk plazmatu směřuje směrem k zemi toto plazma pohybující se téměř rychlostí světla a výrazně září v ultrafialové, rentgenové nebo gama oblasti spektra. Je spojován se obřími černými děrami v centrech galaxií. Blazary jsou jedním z energeticky nejintenzivnějších jevů ve vesmíru.
Je vcelku pochopitelné...
John Mccain,2018-07-13 15:03:55
že vystřeluje neutrina, jejichž energie opravdu stojí za to. Co už je ale méně pochopitelné, je proč jeden z paprsků míří přímo na Zemi, jak uvádí Albrecht Karle z the University of Wisconsin-Madison. A není tak uplně pravda že zasáhnou Zemi jen občas. Ve skutečnosti neutrina masivně bombardují celou Zemi neustále. Jen vaším tělem jich projdou biliony za vteřinu. Takže docela záhada. Možná nějaký dodatečný zdroj energie potřebný pro chod života na Zemi ? Kam směřují proudy vysokoenergetických částic z jiných blazarů ? Nejsou to například takové vesmírné semafory, ukazující polohu obydlených planet ? :-)) Kdo ví.
Re: Je vcelku pochopitelné...
Jiri Naxera,2018-07-14 02:19:23
Rozhodně nejsem odborník, ale čistě po pár minutách googlení, jestli je ve Vesmíru http://www.osel.cz/9199-ve-vesmiru-jsou-nejmene-2-biliony-galaxii.html řádově tera galaxií, tak i když jen velmi malý zlomek z nich měl AGN, tak pořád je dost velká šance že nás nějaký ten jet trefí.
Lépe řečeno jestli jety kvasarů jsou taky "several degrees wide" https://en.wikipedia.org/wiki/Astrophysical_jet pak by bylo spíš zázrak, kdyby nás žádný netrefil, pokud je kvasarů řádově tisíce nebo výše. :)
Re: Je vcelku pochopitelné...
Vladimír Wagner,2018-07-14 08:53:28
On už odpověděl pan Naxera. Díváme se na objekty ve vzdálenostech miliard světelných let. Tu vytváří obrovský objem pozorovaného prostoru. Těch blazarů je tak v tom prostoru obrovské množství. Směrování výtrysků, které neutrina generují má šířku několik stupňů. Je sice náhodně směrované, ale Zemi zasahuje dost velké množství. Trochu to připomíná situaci, kdy musíme být dobře směrování, abychom viděli zakrývání mateřské hvězdy exoplanetou. Správná geometrie je jen u malého zlomku existujících exoplanetárních systémů, ale i tak jich pozorujeme velmi velký počet.
Re: Je vcelku pochopitelné...
Kája Dolejší,2018-07-14 15:08:29
blazar = kvazar, jehož výtrysk je orientovaný k nám. Na tu vzdálenost je tloušťka onoho paprsku v naší úrovni nejspíš větší, než je průměr naší galaxie, možná o řády (možná to někdo spočítá přesně). Což je pro nás hodně dobře. Ta cizí galaxie prostě kdysi nějak vznikla, vznikla nějak orientovaná a určité pochody způsobily výtrysk daným směrem. A naše galaxie (Sluneční soustava, Země) tomu výtrysku prostě za několik miliard let poté vlezla do cesty. Kvazarů je velmi mnoho a míří všemi směry, byl by zázrak, kdyby na nás nic "nemířilo". Mám rád bujnou a prášilovskou fantazii, ale zaměřování planet by z výše uvedených důvodů nešlo.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
