Zaledwie parę lat po pierwszej obserwacji fal grawitacyjnych fizycy i astronomowie otwierają kolejne okno na Wszechświat. Międzynarodowy zespół naukowców z kilku laboratoriów ogłosił właśnie, że po raz pierwszy udało się zlokalizować odległe źródło wysokoenergetycznych cząstek, neutrin. Ich obserwacja to miedzy innymi droga do lepszego zrozumienia promieniowania kosmicznego i jeszcze dokładniejszych badań historii Wszechświata. Pisze o tym w najnowszym numerze czasopismo "Science". Neutrina, które zarejestrowano w Obserwatorium IceCube na Biegunie Południowym, przywędrowały do nas z aktywnej galaktyki, położonej blisko 4 miliardy lat świetlnych od nas.

Od czasu odkrycia bombardujących Ziemię cząstek promieniowania kosmicznego mineło już ponad sto lat, mimo to naukowcy wciąż nie umieli odpowiedzieć na pytanie, skąd te cząstki się biorą, gdzie rozpędzają. Wiekszość z nich to cząstki naładowane, silnie oddziałujące z polami magnetycznymi, których trajektorii nie sposób powiązać z żadnym konkretnym kosmicznym obiektem. Dlatego właśnie badacze szczególne nadzieje związali z neutrinami, które praktycznie nie oddziałują z niczym i mogą przemierzać Wszechświat niezaburzone. 

Problem w tym, że dokładnie z tego samego powodu neutrina niezmiernie trudno też obserwować. Potrzeba do tego wyjątkowo dużych obserwatoriów, jak choćby zlokalizowane na Biegunie Południowym IceCube, gdzie detekcją tych cząstek zajmują się fotopowielacze umieszczone w "kostce" lodu o objętości... kilometra sześciennego. To właśnie tam, 22 września ubiegłego roku, zarejestrowano przelot neutrina o gigantycznej, sięgającej 300 eV energii, ponad 45 razy przewyższającej energię, którą można nadać cząstkom w najpotężniejszych akceleratorach na Ziemi. To wskazywało, że to neutrino spoza naszej galaktyki. Wystarczyło tylko określić, kierunek z którego przyleciało i zaalarmować inne laboratoria, by sprawdziły co mogło być jego źródłem. 

Na wyniki nie trzeba było długo czekać. Astronomowie określili, że źródłem neutrina musiał być tak zwany blazar TXS 0506+056, odległa od Ziemi o blisko 4 miliardy lat świetlnych aktywna galaktyka w gwiazdozbiorze Oriona. W centrum tej galaktyki wiruje czarna dziura, a ponieważ Ziemia znajduje się właśnie na osi owego wirowania, blazar właśnie w naszym kierunku emituje bardzo silne strumienie promieniowania i cząstek.

To odkrycie jest dlatego ważne, że daje odpowiedź na pytanie skąd się biorą te super wysokoenergetyczne promienie kosmiczne. To są protony, to są cięższe jadra, które docierają do Ziemi. Już od stu lat wiadomo, że one gdzieś w kosmosie powstają, my je rejestrujemy na Ziemi, ale nie znaliśmy ich źródeł. Fakt, że to wysokoenergetyczne neutrino można powiązać z tym blazarem oznacza, że w tym blazarze dochodzi do przyspieszenia cząstek do tak wysokich energii, o których w akceleratorach na Ziemi możemy tylko pomarzyć - mówi RMF FM prof. Agnieszka Zalewska z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk w Krakowie.

Posłuchaj rozmowy Grzegorza Jasińskiego z prof. Agnieszką Zalewską z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie

W identyfikacji źródła neutrin pomogło wiele urządzeń, w tym kosmiczny teleskop promieniowania X Neil Gehrels Swift Observatory, czy teleskop kosmiczny promieni gamma Fermi, a także naziemne obserwatoria promieniowania gamma, rejestrujące powstające w atmosferze promieniowanie Czerenkowa, H.E.S.S. w Namibii, VERITAS w USA i MAGIC na Wyspach Kanaryjskich. Zdaniem autorów pracy, w połączeniu z obserwatoriami fal grawitacyjnych i różnego rodzaju obserwatoriami fal elektromagnetycznych, detektory neutrin staną się niezwykle obiecującym źródłem informacji, które mogą doprowadzić do przełomu w naszej wiedzy na temat budowy i historii Wszechświata.