Zvětšit obrázek

Máme v centru Mléčné dráhy továrnu na extrémní neutrina? Kredit: NASA/CXC/Univ. of Wisconsin/Y.Bai. et al.

Neutrina jsou elementární částice, které již od předpovězení Wolfgangem Paulim v roce 1931 provází pověst mysteriózních a nepolapitelných pirátů Standardního modelu částicové fyziky. Dlouho jsme byli na pochybách, jestli vůbec mají nějakou hmotnost. Poslední dobou se ukazuje, že nějakou nejspíš mají, bude ale každopádně nesmírně malá. Jsou stabilní, nemají elektrický náboj a nepůsobí na ně silná ani elektromagnetická síla, jenom slabá síla a velice decentně i gravitace. Vzhledem ke svým vlastnostem procházejí skrz běžnou hmotu, jako by se nechumelilo a je nesmírně obtížné je zachytit. Přitom se ale doslova čvachtáme v ohromující záplavě neutrin. Jak fyzici rádi připomínají, každou sekundou jich centimetrem čtverečním povrchu lidského těla proletí asi tak 60 miliard.

Zvětšit obrázek

Yang Bai. Kredit: Wisconsin University.

Díky neuvěřitelné netečnosti se neutrina mohou vynořovat z hloubi svých zdrojů ve vesmíru a pak putovat vesmírnými dálavami, aniž by je absorbovala hmota, co se jim připlete do cesty anebo je odklonila magnetická pole, kterých je ve vesmíru plno. Světelné záření nebo elektricky nabité částice si o něčem takovém mohou jenom nechat zdát. Nejen lidská těla, ale celou Zemi intenzivně a nepřetržitě zalévá déšť neutrin. Některá z nich přicházejí ze Slunce, další prolétávají cestou z hlubokého vesmíru. Neutrina, která vznikla daleko za hranicemi Sluneční soustavy přitom mohou být milionkrát až miliardkrát energetičtější než sluneční neutrina. Původ extrémně energetických neutrin je ale stále záhadou a vědci po něm úporně pátrají. Podezřívají v tom směru dramatické vesmírné události, jako srážení galaxií, vichry kolem pulzarů anebo požírání materiálu supermasivními černými děrami.

Zvětšit obrázek

Rentgenová observatoř Chandra. Kredit: NASA/ CXC/ SAO.

Yang Bai z Wisconsinské univerzity v Madisonu to dokonce považuje za jeden z největších problémů astrofyziky dneška. Se svými kolegy se teď v publikaci pro časopis Physical Review D postaral o důkazy, že by jedním ze zdrojů vysokoenergetických neutrin mohla být supermasivní černá díra, která dřímá v srdci Mléčné dráhy. S nepolapitelnými neutriny se nepracuje úplně snadno a je velice těžké postavit takové detektory, které by dokázaly určit, odkud ona vysokoenergetická neutrina přilétají. IceCube Neutrino Observatory s detektory pod ledem Jižního pólu ulovila od svého spuštění v roce 2010 pouhých 36 vysokoenergetických neutrin.

Zvětšit obrázek

Observatoř IceCube, Jižní pól. Kredit: Emanuel Jacobi/ NSF.

Bai a spol. dali dohromady schopnosti observatoře IceCube s daty tří rentgenových teleskopů a pátrali po dramatických událostech ve vesmíru, které by mohly souviset s příletem extrémně energetických neutrin do pozemských detektorů. Podařilo se jim odhalit, že když orbitální rentgenová observatoř Chandra zaznamenala největší známý rentgenový záblesk ze zdroje Sagittarius A*, což je ve skutečnosti supermasivní černá díra Mléčné dráhy s hmotností 4 miliony Sluncí, kterou pozorujeme v souhvězdí Střelce, tak tři hodiny na to ulovili neutrino v IceCube. Také se jim povedlo spojit několik rentgenových záblesků ze Sagittarius A*, pozorovaných vesmírnými rentgenovými teleskopy Swift a NuSTAR, s dalšími záchyty neutrin observatoří IceCube, k nimž došlo do několika dnů po záblesku.

Zatím není úplně jasné, jak by supermasivní černá díra mohla vyrábět extrémně energetická neutrina. Vědci uvažují o tom, že když jsou částice v blízkém okolí supermasivní černé díry urychlovány rázovými vlnami, tak přitom vznikají elektricky nabité částice, které se posléze rozpadají na zmíněná neutrina. Ještě to není úplně jisté, ale je to pozoruhodná stopa. Naše líná supermasivní černá díra Sagittarius A* by mohla být nenápadnou továrnou na neutrina.

Video:  Cosmic Neutrinos in the IceCube Detector. Kredit: APS Physics

Literatura

Chandra X-ray Center 13. 11. 2014, Physical Review D 90: 063012, Wikipedia (Neutrino, Sagittarius A*)