Astrofizikçiler Yüksek Enerjili Nötrinoların Gizemli Kaynağını Bulduklarını Düşünüyorlar

Yeni araştırmalar, Evrendeki en parlak, en enerjik nesnelerden bazılarının, yüksek enerjili kozmik nötrinoların kaynağı olduğunu doğruladı.

Kapsamlı bir analiz, bu esrarengiz parçacıklar ile blazarlar olarak bilinen yanan çekirdekleri oldukça kesin olarak birbirine bağladı.

Bu, astrofizikçilerin yıllardır kafasını karıştıran bir soruna beklenmedik bir çözüm sağladı.

Almanya'daki Julius Maximilian Üniversitesi'nden astrofizikçi Sara Buson, "Sonuçlar, ilk kez, PeVatron blazarlarının alt örneklerinin ekstragalaktik nötrino kaynakları ve dolayısıyla kozmik ışın hızlandırıcıları olduğuna dair tartışılmaz gözlemsel kanıtlar sağlıyor" dedi.

Nötrinolar tuhaf küçük şeylerdir. Bu atom altı parçacıklar her yerde bulunur ve Evrende en bol bulunan şeylerin arasındadır.

Ancak kütleleri neredeyse sıfırdır, elektriksel olarak nötrdürler ve Evrendeki başka herhangi bir şeyle çok az etkileşime girerler. Bu yüzden hayalet parçacıklar olarak bilinirler.

Nötrinoların - normal nötrinoların - nereden geldiğini oldukça iyi biliyoruz.

Oldukça yaygın olan radyoaktif bozunma tarafından üretilirler. Dünya'da tespit ettiğimiz nötrinoların çoğu, Güneş'teki nükleer reaksiyonların yan ürünleridir, ancak süpernovalar, yapay nükleer reaksiyonlar veya örneğin kozmik ışınlar ve atomlar arasındaki etkileşim tarafından da üretilebilirler.

Ancak Antarktika'daki özel bir gözlemevi, bazı gerçekten tuhaf olanları ortaya çıkardı.

Nötrinolar normal madde ile çok fazla etkileşime girmese de, arada bir etkileşime girerler. Su atomlarındaki moleküllerle etkileşime girdiklerinde çok küçük bir ışık parlaması üretebilirler.

IceCube Neutrino Gözlemevi, güney kutbundaki Antarktika buzunun derinliklerine gömülü, bu flaşları tespit edebilen dedektörlere sahiptir.

2012'de IceCube, şimdiye kadar gördüğümüz hiçbir şeye benzemeyen iki nötrino tespit etti. Enerjileri petaelektronvolt (PeV) ölçeklerindeydi - süpernova nötrinolarından 100 milyon kat daha enerjik. Ve bu yüksek enerjili nötrinolar, kaynağı bilinmeyen galaksiler arası uzaydan gelmişti.

2018'de bu kaynağa ilişkin bir ipucu aldık. Bilim insanları, yüksek enerjili bir nötrinoyu bir blazar'a kadar takip edebildi.

Bu, aktif bir süper kütleli kara delik tarafından desteklenen devasa bir galaksinin çekirdeğidir, böylece iyonize madde jetleri doğrudan Dünya'da ışık hızına yakın bir noktaya hızlanır.

Wisconsin-Madison Üniversitesi'nden fizikçi Francis Halzen, "Astrofizik camiasında, blazarların kozmik ışın kaynakları olma ihtimalinin düşük olduğu konusunda genel bir fikir birliği olması ilginç ve işte yanıldığımızı görüyoruz," dedi.

Yine de, blazarlar ve yüksek enerjili nötrinolar arasındaki ilişki hakkında bazı sorular geriye kaldı.

Bir ekip, IceCube'den 7 yıllık tüm gökyüzü nötrino verilerini aldılar ve bunu, blazar olarak doğrulanmış veya olması muhtemel 3.561 nesneden oluşan bir katalogla özenle karşılaştırdılar.

Yüksek enerjili nötrinoların gökyüzündeki blazar konumlarıyla kesin olarak bağlantılı olup olmayacağını belirlemeye çalışarak bu katalogların konumsal çapraz eşleştirmesini yaptılar.

İsviçre'deki Cenevre Üniversitesi'nden astrofizikçi Andrea Tramacere, "Bu verilerle, yön konumları nötrinolarınkiyle çakışan blazarların tesadüfen orada olmadığını kanıtlamamız gerekiyordu" dedi.

Takımın analizine göre, bu olayın rastgele meydana gelme olasılığı 0.0000006'dır. Bu, en azından bazı blazarların yüksek enerjili nötrinolar üretebildiğini ve bunun da başka bir sorunun çözülmesine yardımcı olduğunu gösteriyor.

Buson'a göre, yüksek enerjili nötrinolar, yalnızca kozmik ışınların hızlanmasını içeren süreçlerde üretilir. Ekibe göre bu, çıkarım yoluyla, artık blazarları kozmik ışın ivmesiyle ilişkilendirebileceğimiz anlamına geliyor.

Ek olarak, nötrino verilerinin daha ayrıntılı analizleri, bu tuhaf, hayaletimsi parçacıkların doğum yerleri hakkında daha fazla keşif sağlayabilir.

Araştırma The Astrophysical Journal Letters'da yayınlandı.