Neutrini cu energie extrem de mare au fost detectaţi în cadrul proiectului de cercetare IceCube de la Polul Sud. În paralel, telescoape din întreaga lume au identificat raze cosmice care provin de la aceeaşi sursă îndepărtată: un blazar situat la circa 4 miliarde de ani-lumină. Studiul acestor fenomene ne-ar putea ajuta să descifrăm misterele celor mai intense surse de radiaţii cosmice cunoscute în univers, care sunt alimentate de enorme găuri negre.


Pentru studiul neutrinilor care provin din spaţiu a fost construit un experiment la Polul Sud care foloseşte gheaţa pentru măsurarea acestor fantomatice particule. 

Neutrinii nu au sarcină electrică şi masa lor este extrem de mică – atât de mică încât nimeni nu  a reuşit să o măsoare! Interacţionează cu restul materiei atât de slab, încât mulţi dintre ei  ar putea traversa întregul univers fără să interacţioneze!

Experimentul de la Polul Sud se numeşte IceCube şi are la bază un volum de circa 1 km3 de gheaţă care este studiat cu ajutorul a 86 de sisteme de detecţie, fiecare fiind alcătuit dintr-un cablu vertical care porneşte de la 1,4 km şi ajunge la circa 2,5-2,8 km sub gheaţă şi care conţine 60 de detectoare individuale, adevăraţi ochi pentru măsurarea semnalelor produse de neutrini. Instalarea în profunzime are scopul de a reduce eventualele semnale care provin de la alte surse decât neutrinii. La aşa adâncime gheaţa este compactă şi pură, semnalele de la neutrini fiind mult mai curate decât în experimente la suprafaţă.

IceCube măsoară mii de neutrini, însă majoritatea provin din procese bine-cunoscute, având energii relativ joase. Din când în când însă IceCube măsoară neutrini cu energii extrem de mari – care ajung până la noi din exteriorul galaxiei noastre. Ultimul neutrin de acest gen observat pe 22 septembrie 2017 are incredibila energie de circa 300 de TeV (Teraelectronvolt) – energie mult  mai mare decât cea a protonilor acceleraţi la marele accelerator de particule LHC de la CERN, Geneva, care este de „doar” circa 6.5 TeV.

De unde provine acest neutrin?

Urmele lăsate în gheaţă de la Polul Sud au permis cercetătorilor să stabilească direcţia din care provenea neutrinul şi să studieze acea regiune a spaţiului şi cu ajutorul telescoapelor care măsoară radiaţii electromagnetice în diverse lungimi de undă. Telescopul spaţial Fermi (NASA) a fost primul care a identificat o intensă activitate de raze gama care proveneau din direcţia din spaţiu indicată de IceCube. Ulterior mai multe telescoape au măsurat o intensă activitate a sursei TXS 0506+056, situate la circa 4 miliarde ani-lumină, rezultatele acestor studii fiind publicate în două articole recente în Science.

Ce fel de obiect este TXS 0506+056? Se pare că este vorba despre un aşa-numit blazar. Un blazar (din engleză: blazing quasi-stellar radiosource, care se poate traduce prin „sursă radio strălucitoare cvasistelară”) este o sursă de energie compactă, asemănătoare unui quasar, asociat cu prezenţa unei găuri negre masive în centrul unei galaxii. Aceste galaxii active emit în direcţii opuse două jeturi intense de radiaţie şi dacă noi ne situăm în direcţia acestora este vorba despre un blazar. Blazarii sunt printre obiectele cele mai active din univers şi fac parte, împreună cu quasarii şi radiogalaxiile, din familia galaxiilor active. Emit o cantitate de radiaţii enormă în toate lungimile de undă, radiaţie generată de procesele  care au la bază prezenţa unei găuri negre supermasive, cu masa de milioane sau chiar miliarde de ori cea a Soarelui, în centrul lor.

Studiul blazarilor cu ajutorul astronomiei multi-mesager (adică neutrini şi radiaţie electromagnetică) ne va ajuta să înţelegem mai bine procesele care au în loc în interiorul acestora şi cum este posibilă generarea de particule cu energii atât de mari, precum cele măsurate. Aceste studii vor contribui, se spera, şi la înţelegerea găurilor negre masive, adevăraţi monştri cosmici, a căror prezenţă în univers este învăluită în mister.