Kosmické záření
Vysokoenergetická neutrina by mohla pocházet ze středu naší Galaxie
13.10.2014 09:55
Záhadné částice přilétají ze směru, kterým leží supermasivní černá díra. Jejich vznik by mohla pohánět její gravitace. Aby to fyzikové mohli určit s větší jistotou, budou si muset počkat na nové přístroje.
Neutrina jsou všudypřítomné částice, pro které je běžná hmota jako pro nás mlha, respektive ještě daleko méně hustá. Připadá jim řidší, než nám připadá nejdokonalejší vakuum, jaké dokážeme na Zemi vytvořit. Naší planetou prolétá každou sekundu pětašedesát milionů neutrin. Vaším tělem jich za váš život proletí asi 1023 (jednička a třiadvacet nul). Fyzikové si ještě nedávno mysleli, že se neutrina pohybují rychlostí světla, což znamená, že by v klidu měla nulovou hmotnost. V současnosti se zdá, že jsou přece jen hmotná, ačkoliv velice lehká a rychlost jejich pohybu se rychlosti světla jen blíží.
Prokázat přítomnost neutrin je těžké, ale jde to. Neutrina, která zasahují Zemi, mají různé energie. Ty slabší pochází třeba ze Slunce. Čas od času se ovšem podaří zachytit neutrina, jejichž energie je mnohonásobně vyšší. Astronomové se snaží vykoumat, odkud by mohla přilétat. Skupina vědců v čele s Yang Baiem z Wisconsinské univerzity možná odhalila původ části nejenergičtějších neutrin, jaké se zatím podařilo zachytit. V časopise Physical Review D tvrdí, že přichází ze středu naší Galaxie.
Částice rekordmanky
Energii elementárních částice je zvykem měřit v elektronvoltech. Jeden elektronvolt (eV) je energie, kterou dodáte elektronu, když ho popoženete napětím jednoho voltu. Energie neutrin ze Slunce se většinou pohybuje okolo 400 kiloelektronvoltů. Fyzikové ale dokážou zachytit i neutrina s energií miliardkrát až bilionkrát vyšší.
Speciální observatoř IceCube v Antarktidě, tvořená jedním krychlovým kilometrem ledu prošpikovaným detektory, umí zaznamenat zásahy neutriny s energií řádu tera- až peta- elektronvoltů (1012 až1015 eV).
Takové události jsou vzácné. Observatoř pracuje od roku 2010. Za 998 dní činnosti zaznamenala jen 36 neutrin. Bai a jeho spolupracovníci se soustředili na devět z nich, které přicházejí ze středu naší Galaxie. Tvrdí, že souvisí s dalšími typy kosmického záření, jež se dají z tohoto směru zaznamenat. Ve středu naší Galaxie je supermasivní černá díra, jejíž hmotnost odhadují fyzikové asi na tři miliony hmotností Slunce. Její gravitace může pohánět mocné energetické děje.
Fermiho urychlení
Baiův tým se domnívá, že devět neutrin pochází ze srážek protonů urychlených způsobem, který popsal v minulém století Ital Enrico Fermi. Protony se podle jejich teorie rozpadají na piony, které se pak rozpadají na neutrina. Než se to stane, trvá to asi tři hodiny. Stejný časový rozdíl je mezi událostmi, které zaznamenala observatoř IceCube a elektromagnetickým zářením zachyceným dvěma dalšími detektory, družicemi Swift a Chandra. První pozoruje oblohu v oblasti záření gama, druhá v oblasti záření rentgenového.
Kdyby neutrina pocházela ze srážek protonů urychlených Fermiho mechanizmem, mělo jich v určitých energiích přilétat na Zemi určité množství. Devět částic, které přiletěly ze ze středu naší Galaxie, tuto podmínku přibližně splňuje.
Vypadá to tedy, že by část vysokoenergetických neutrin mohla souviset s olbřímí černou dírou v centru naší hvězdné soustavy. Větší jistotu ovšem budou fyzikové mít, až začnou sbírat budoucí plánované observatoře, jež mají pozorovat vesmír v oblasti záření gama.
Diskuse
Diskuze u článků starších půl roku z důvodu neaktuálnosti již nezobrazujeme. Vaše redakce.