Įsivaizduokite, kad pagaunate vieną lietaus lašą ir staiga suprantate: jis galėjo atklysti iš audros kitoje Visatos pusėje.
Maždaug tokio masto įvykis nutiko 2023 m. vasario 13 d., kai giliai Viduržemio jūroje paniręs detektorius užfiksavo beveik neįtikėtinos energijos neutrino praskriejimą. Ši dalelė nešė apie 220 PeV energijos ir daugiau nei dešimteriopai pagerino ankstesnį rekordą.
Neutrinai dažnai vadinami Visatos „vaiduoklio“ dalelėmis. Jie beveik neturi masės, neturi elektrinio krūvio ir su įprasta medžiaga sąveikauja taip silpnai, kad kol skaitote šį tekstą, pro jūsų kūną nepastebėti galėjo praslinkti milijardai neutrinų.
Užfiksuoti bent vieną itin didelės energijos neutriną – milžiniškas iššūkis. Būtent todėl egzistuoja „KM3NeT/ARCA“ detektorius: jis įtvirtintas jūros dugne netoli Sicilijos, o pati Viduržemio jūra čia naudojama kaip aptikimo terpė.
Gautas signalas mokslininkus pritrenkė – žinomų reiškinių kataloguose sunkiai radosi paaiškinimas, kaip galėjo susidaryti tokio energingumo dalelė. Todėl „KM3NeT“ bendradarbiavimo komanda ėmėsi detektyvinio darbo: atsispirdama nuo įrodymų, kūrė simuliacijas ir tikrino hipotezes, kol rado labiausiai tikėtiną variantą.
Kaip teigiama naujame darbe, publikuotame „Journal of Cosmology and Astroparticle Physics“, pagrindiniu įtariamuoju tapo objektų klasė, vadinama blazarais.
Blazaras – tai aktyvus galaktikos branduolys, iš esmės galaktika su supermasyvia juodąja skyle centre, kuri ryja aplinkinę medžiagą ir išmeta plazmos čiurkšlę beveik šviesos greičiu. Blazarus išskiria jų orientacija: čiurkšlė nukreipta beveik tiesiai į mus, todėl jie yra vieni ryškiausių ir ekstremaliausių dangaus objektų.
Tyrėjai sumodeliavo realistišką blazarų populiaciją ir apskaičiavo, kokį neutrinų srautą ji turėtų generuoti. Tuomet prognozės buvo palygintos su faktiniais stebėjimais – ne tik „KM3NeT“, bet ir Antarktidoje veikiančio „IceCube“ bei „Fermi“ gama spindulių teleskopo duomenimis.
Svarbu tai, kad mokslininkai atsižvelgė ir į tai, ko instrumentai neužfiksavo. Panašių itin didelės energijos neutrinų įvykių nebuvimas kitur uždeda griežtus apribojimus bet kuriam paaiškinimui, o blazarų modelis, pasak autorių, su šiais apribojimais dera.
Dar viena reikšminga detalė leidžia manyti, kad tai ne vienas dramatiškas šaltinis. Kai gilioje kosmoso erdvėje nutinka katastrofiškas reiškinys – pavyzdžiui, sprogimas ar galingas žybsnis – dažniausiai vienu metu pasirodo šviesos signalai įvairiuose bangos ilgiuose. Tačiau 2023 m. įvykiui jokio tokio elektromagnetinio „palydovo“ aptikti nepavyko.
Tai stumia aiškinimą link difuzinio fono: ne vienas objektas, kuris įvykdė kažką išskirtinio, o daugybė objektų, bendrai sukuriantys pastovų itin energingų dalelių „lašėjimą“, iš kurio viena dalelė tiesiog pataikė į detektorių tinkamu momentu.
Rekordinis neutrinas buvo aptiktas tuo metu, kai „KM3NeT“ dar veikė tik su 21 aptikimo linija – maždaug 10 proc. planuojamo galutinio masto. Kai detektorius bus pilnai užbaigtas ir sukaupta daugiau metų duomenų, komanda tikisi dar galingesnių analizių ir tikslesnių atsakymų.
Kol kas blazarai išlieka pagrindiniu įtariamuoju. Jei paaiškės, kad jie iš tiesų gali įgreitinti daleles iki tokių energijų, tai iš esmės pakeistų mūsų supratimą apie pačius ekstremaliausius Visatos „variklius“.
