Jak se dělá věda na Observatoři IceCube. Kredit: Christian Krueger, IceCube / NSF.

Vysokoenergetická neutrina jsou jako převelice vzácná zvířata, které křižují kosmickým prostorem a občas zasáhnou i Zemi. Když takové zvíře na Zemi ulovíme, vzbudí to pozdvižení. Všichni se ptají, odkud něco takového může být. Mezinárodní tým badatelů teď úplně poprvé vystopoval původ vysokoenergetického neutrina mimo Mléčnou dráhu. Výsledkem je článek v časopisu Nature Physics, další skvělý zářez na kontě IceCube Neutrino Observatory z jižního pólu, a především zásadní objev, který by podle mnohých mohl zahájit novou éru neutrinové astrofyziky.

Matthias Kadler. Kredit: Universität Würzburg.

Neutrina s nepatrnou hmotností navíc nemají  náboj a tak s okolní hmotou interagují opravdu jen zřídka. Dají o sobě vědět když se přímo srazí s nějakou jinou částicí. Astrofyzici věří, že by nám neutrina mohla leccos prozradit o podstatě vesmíru, a tak neváhají vynaložit ohromnou námahu na jejich výzkum. Proto také navzdory všemožným nesnázím vystavěli naprosto neuvěřitelnou observatoř hluboko v ledu pod jižním pólem. Když se tam neutrino srazí s částicí v ledu, tak to detektory IceCube zaznamenají.
IceCube Neutrino Observatory polapí neutrino jen občas. Když se to ale povede, tak to stojí za to. Vědci pak zjišťují, odkud by to neutrino mohlo být. Většina z nich přilétá od Slunce nebo ze srážek částic kosmického záření s pozemskou atmosférou. Matthias Kadler z Univerzity ve Würzburgu a jeho tým analyzovali extrémní neutrino o energii 2 petaelektronvolty, které na IceCube zachytili v roce 2013, jako událost označenou HESE-35. Na OSLU jsme o něm nadšeně psali jako o tehdy rekordním neutrinu s přezdívkou Big Bird, česky Pták Buk. Pak Kadler s kolegy prošli data z radioteleskopů a vytipovali si galaxii KS B1424-418. Astrofyzici tuto galaxii studují už několik desetiletí a zjistili, že mezi lety 2011 až 2014 prošla dramatickým obdobím, kdy se i změnil její tvar, tak jak ji vnímají naše přístroje.

Jak pozorujeme aktivní galaxie. Varianta úplně dole představuje blazar. Kredit: Ron Kollgaard / Wikimedia Commons.

IceCube Neutrino Observatory (2015). Kredit: Erik Beiser, IceCube / NSF.

Po následující analýze Kadler a spol. potvrdili, že extrémní neutrino, pozorované v roce 2012, zřejmě doopravdy pocházelo z galaxie KS B1424-418. Pták Buk se tak stal historicky prvním neutrinem, o němž víme, že přilétlo z místa mimo Mléčnou dráhu.

Teorie říkají, že by takováto neutrina mohla pocházet z gama blazarů, tedy z aktivních galaktických jader, jejichž relativistické výtrysky hmoty míří naším směrem a intenzivně září v oblasti gama záření. Právě extrémně urychlené protony z relativistických výtrysků gama blazarů by mohly vytvářet extrémně energetická neutrina i fotony gala záření. Kadler a jeho spolupracovníci dospěli k závěru, že blazar galaxie KS B1424-418 vyplivl významný výtrysk hmoty, který se obstojně shoduje s časem i místem odpálení neutrina Pták Buk. Také energie výtrysku dotyčného blazaru byla podle všeho dostatečná, aby vystřelila tak nesmírně energetické neutrino. Vše nasvědčuje tomu, že jsme odhalili hnízdo Ptáka Buka.

Literatura
Phys.org 19. 4. 2016

Nature Physics online 18. 4. 2016

Wikipedia (Blazar).