Satelity NASA odkryły czarną dziurę, która może być fabryką neutrin

Ogromna czarna dziura w centrum naszej Galaktyki może produkować tajemnicze cząsteczki, zwane neutrinami. Jeśli odkrycie zostanie potwierdzone, będzie to pierwszy raz, gdy naukowcy prześledzili neutrina wracające z powrotem do czarnej dziury. Wyniki pochodzą z trzech satelitów NASA obserwujących w promieniach X – Chandra, Swift i NuSTAR.

Neutrina są drobnymi cząsteczkami, które nie posiadają żadnego ładunku oraz bardzo słabo oddziałują z elektronami i protonami. W przeciwieństwie do fotonów czy naładowanych cząstek, neutrina mogą wydostawać się z wnętrza swoich kosmicznych źródeł i podróżować przez kosmos nie oddziałując z materią czy polem magnetycznym. Ziemia jest stale bombardowana neutrinami pochodzącymi ze Słońca. Jednak neutrina spoza naszego Układu Słonecznego mogą być miliony a nawet miliardy razy bardziej energetyczne. Naukowcy od dawna szukają źródła pochodzenia neutrin najwyższych energii.

„Zastanawianie się nad tym, skąd pochodzą wysokoenergetyczne neutrina jest jednym z największych problemów dzisiejszej astrofizyki. Teraz mamy pierwszy dowód na astronomiczne źródło ich pochodzenia – supermasywna czarna dziura w Drodze Mlecznej, która może produkować te bardzo energetyczne neutrina” – mówi Yang Bai z Uniwersytetu Wisconsin w Madison, współautor pracy opublikowanej w Physical Review D. Ponieważ neutrina bardzo łatwo przenikają przez wszystko, niezwykle trudno jest zbudować detektory, który wskażą skąd dokładnie one pochodzą. Obserwatorium neutrin IceCube, znajdujące się pod Biegunem Południowym wykryło zaledwie 36 neutrin najwyższych energii od czasu, gdy rozpoczęło swoją działalność w 2010 roku. Z danych uzyskanych od IceCube oraz trzech teleskopów rentgenowskich, astronomowie byli w stanie spojrzeć na gwałtowne wydarzenia w przestrzeni, które odzwierciedlały dotarcie neutrin najwyższych energii do Ziemi. W niespełna trzy godziny po największym jak dotąd wybuch zarejestrowanym przez Chanda, a pochodzącym z Sagittarius A* (Sgr A*) – supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej, IceCube wykrył neutrina. Ponadto kilka detekcji neutrino pojawiło się w ciągu kilku dni od wybuchu z supermasywnej czarnej dziury, która była obserwowana przez teleskopy Swift i NuSTAR.

„Będzie to naprawdę ważna sprawa, gdy udowodnimy, że Sgr A* produkuje neutrina” – mówi Amy Barge z Uniwersytetu Wisconsin w Madison, współautorka artykułu. Naukowcy uważają, że neutrina najwyższych energii powstały w wyniku najpotężniejszych zdarzeniach we Wszechświecie, takich jak łączenie się galaktyk, materia opadająca na supermasywne czarne dziury czy wiatr wokół pulsarów. Zespół naukowców wciąż stara się wyjaśnić, czy Sgr A* może produkować neutrina. Jeden z pomysłów jest taki, że może się to dziać, gdy cząsteczki krążące wokół czarnej dziury są przyspieszane przez fale uderzeniowe, które produkują naładowane cząsteczki rozkładające się w neutrina. Ostatni wynik może się również przyczynić do zrozumienia innej dużej zagadki astrofizyki: źródła pochodzenia wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego. Ponieważ naładowane cząstki tworzące promieniowanie kosmiczne są zakrzywiane przez pole magnetyczne naszej Galaktyki, naukowcy nie byli w stanie dokładnie określić ich pochodzenia. Naładowane cząsteczki przyspieszane przez fale uderzeniowe w pobliżu Sgr A* mogą być znaczącym źródłem bardzo energetycznego promieniowania kosmicznego.

Urania - Postępy Astronomii

Źródło:
Chandra X-ray Observatory