Astronomii care utilizează rețeaua de radiotelescoape ALMA au cartografiat cu precizie o sursă de neutrini cosmici complet neașteptată. Beneficiind de fenomenul natural de lentilă gravitațională, cercetătorii au demonstrat că emisia masivă de particule din galaxia „Shadow Blaster” nu provine de la o gaură neagră supermasivă, ci este alimentată de un proces violent de formare stelară. Această descoperire redefinește modelele astrofizice, sugerând că galaxiile starburst – fabrici stelare extreme, învăluite în praf cosmic – ar putea produce până la 20% din totalul neutrinilor de înaltă energie detectați în Univers.
O reprezentare conceptuală a acestui studiu. Diagrama din fundal ilustrează istoria Universului, întinzându-se de la Big Bang, în stânga, până la Universul contemporan, în dreapta. ALMA a surprins galaxia cu explozie stelară „Shadow Blaster” în aceeași direcție cu evenimentul de neutrini de înaltă energie IC 210922A. Observațiile radio efective realizate de ALMA sunt prezentate în inserția mărită. Datorită efectului de lentilă gravitațională, observațiile ALMA prezintă patru imagini distorsionate ale galaxiei Shadow Blaster, care a fost identificată ca sursă a neutrinilor (indicată prin litera greacă nu). În cerc este prezentată o reprezentare artistică a aspectului real al galaxiei Shadow Blaster. Sursă: MITOS
Până acum, astrofizica ne spunea că doar forțele distructive absolute — găurile negre supermasive — au capacitatea de a arunca spre Pământ particule la o asemenea energie. Cazul galaxiei „Shadow Blaster” răstoarnă însă această regulă: ne demonstrează că nu doar distrugerea, ci și creația extremă (nașterea violentă și ultra-rapidă a noilor stele) eliberează forțe colosale. Pe scurt, asta înseamnă că până la 20% din ploaia invizibilă de particule care te traversează chiar în acest moment nu provine dintr-un abis gravitațional, ci dintr-o veritabilă creșă cosmică hiperactivă. Este o schimbare de paradigmă care ne obligă să rescriem din temelii harta forțelor invizibile care modelează cosmosul.
Cercetătorii au bănuit inițial că o gaură neagră supermasivă alimenta o galaxie îndepărtată, extraordinar de strălucitoare, legată de semnalul de neutrini. În schimb, observațiile au revelat că energia galaxiei provine dintr-o formare stelară intensă. Descoperirea oferă dovezi importante care ar putea ajuta la explicarea originii multora dintre misterioșii neutrini de înaltă energie din Univers.
Ce sunt neutrinii cosmici și de ce sunt considerați particule enigmatice?
Neutrinii se numără printre cele mai enigmatice particule cunoscute de știință. Un număr imens dintre aceștia traversează spațiul și chiar Pământul, interacționând foarte puțin cu materia. Deși astronomii au identificat câteva galaxii capabile să producă neutrini, aceste surse cunoscute nu sunt suficiente pentru a explica populația numeroasă de neutrini de înaltă energie detectați până în prezent.
Pentru a investiga originea uneia dintre aceste particule, o echipă internațională de cercetători de la MITOS Science Co., Universitatea Națională Centrală, Universitatea Creștină Chung Yuan, Universitatea Tohoku, Universitatea de Tehnologie din Fukui și Observatorul Astronomic Național al Japoniei a efectuat observații de urmărire folosind ALMA și alte câteva telescoape.
Ținta lor a fost evenimentul de neutrini de înaltă energie IC 210922A, care a fost detectat de Observatorul de Neutrini IceCube de la Polul Sud. Căutarea i-a condus către o galaxie excepțional de luminoasă, cunoscută sub numele de JCMT0402−0424, situată la aproximativ 11 miliarde de ani-lumină de Pământ.
Misterul „Shadow Blaster”
Galaxiile producătoare de neutrini identificate anterior erau, de obicei, alimentate de găuri negre supermasive. Cu toate acestea, atunci când cercetătorii au examinat JCMT0402−0424, nu au găsit nicio dovadă a emisiilor energetice asociate în mod normal cu o astfel de gaură neagră.
Galaxia este puternic învăluită de praf, ceea ce o face greu de observat în lumina vizibilă. La lungimi de undă submilimetrice, însă, aceasta strălucește intens. Datorită naturii sale ascunse și luminozității extreme la aceste lungimi de undă, echipa i-a dat porecla „Shadow Blaster”.
Un telescop natural dezvăluie nucleul galaxiei
Astronomii au reușit să privească adânc în interiorul lui „Shadow Blaster” datorită unei alinieri norocoase cu o altă galaxie situată între aceasta și Pământ. Gravitația galaxiei din prim-plan a deviat și a amplificat undele radio provenite de la Shadow Blaster, creând efectiv un telescop natural.
Acest efect de lentilă gravitațională a produs imagini mai luminoase și mărite, care au permis ALMA să examineze galaxia îndepărtată cu mult mai multă precizie.
Observațiile radio nu au arătat din nou niciun semn al unei găuri negre puternice. În schimb, datele au indicat o altă sursă de energie. Gazul și praful din întreaga galaxie par să fie încălzite în principal de o formare stelară intensă.
Cercetătorii au identificat, de asemenea, un „nucleu compact” dens în centrul lui Shadow Blaster. Cantități mari de gaz și praf sunt înghesuite într-o regiune cu o lățime de doar aproximativ 1.500 de ani-lumină. Un astfel de mediu extrem este capabil să genereze neutrini.
De unde provin neutrinii de înaltă energie?
Rezultatele sugerează că galaxiile cu formare stelară intensă ar putea reprezenta o sursă importantă și până acum subestimată de neutrini de înaltă energie.
Potrivit echipei, galaxiile starburst compacte, bogate în praf, care se află într-un proces rapid de formare stelară, ar putea contribui cu o parte substanțială la fondul de neutrini de înaltă energie. Analiza lor indică faptul că aceste galaxii ar putea reprezenta până la 20% din populația totală de neutrini de înaltă energie observați în întregul Univers.
Până acum, singurele surse de neutrini confirmate, precum blazarul TXS 0506+056, erau alimentate de găuri negre supermasive; Shadow Blaster arată că și galaxiile aflate în plină naștere de stele ar putea contribui semnificativ la acest fenomen cosmic. Dacă va fi confirmată de studii viitoare, descoperirea ar putea remodela în mod semnificativ înțelegerea oamenilor de știință cu privire la modul în care sunt produse unele dintre cele mai insesizabile particule ale Universului.
Ce s-a mai descoperit în Univers?
O forță ascunsă a materiei întunecate ar frâna creșterea structurilor cosmice, nu ar accelera-o
Roverul Curiosity a găsit pe Marte un câmp de fracturi poligonale care se întinde până la orizont
O rachetă SpaceX s-a ciocnit de Lună, iar telescoapele au surprins norul de sodiu și litiu
Venus ar putea fi mai vie decât ne închipuiam, iar dovada stă în lățimea crăpăturilor ei
