Vysokoenergetické neutrína môžu pochádzať z čiernych dier pohlcujúcich hviezdy

  • Valentín Korinek | 5 Júl 2022
    Svet fyziky
V prípade blízkeho priblíženia supermasívna čierna diera roztrhá hviezdu. Takéto udalosti môžu vytvárať vysokoenergetické neutrína.(C. Carreau/ESA)
Keď sa hviezda dostane príliš blízko k čiernej diere, dochádza k strate jej hmoty, ktorú z nej vysáva čierna diera. V tejto situácii sa môžu uvoľňovať aj subatomárne častice nazývané neutrína.

Kolaps hviezdy vo forme záblesku nastane, keď supermasívna čierna diera hviezdu roztrhá. Po druhýkrát už bolo spozorované vysokoenergetické neutríno, ktoré by mohlo mať pôvod v takejto udalosti.

Neutrína, ľahké častice, ktoré nemajú elektrický náboj, sa pohybujú po celom vesmíre a možno ich určitými detektormi odhaliť pri ich prechode našou Zemou. Pôvod vysokoenergetických neutrín je vo fyzike veľkou záhadou. Na ich vytvorenie musia byť vhodné podmienky. Napríklad extrémne zrýchlenie nabitých častíc, ktoré by potom produkovali neutrína.

Vedci začali zoraďovať pravdepodobných kandidátov na urýchľovače kozmických častíc. V roku 2020 ohlásili prvé neutríno spojené s udalosťou, keď čierna diera požiera blízku hviezdu. Ďalšie neutrína boli viazané na aktívne galaktické jadrá, jasné oblasti v centrách niektorých galaxií.

Jeden takýto záblesk z tesného priblíženia hviezdy k čiernej diere bol pozorovaný v roku 2019. Vedci z Deutsches Elektronen-Synchrotron alebo DESY v nemeckom Zeuthene tento záblesk označili ako prechodný jav a ako najjasnejší, aký sme kedy videli.

Prechodné javy sú krátkodobé vzplanutia na oblohe, ako priblíženia hviezd k čiernym dieram, či explodujúce hviezdy nazývané supernovy. Ďalšie pozorovania tohto jasného vzplanutia odhalili, že žiarilo nielen v infračervenom a röntgenovom žiarení ale aj na iných vlnových dĺžkach svetla.

Zhruba rok po objavení tohto záblesku zaznamenalo antarktické neutrínové observatórium IceCube vysokoenergetické neutríno. Sledovaním dráhy častice dozadu výskumníci zistili, že neutríno pochádza z blízkosti miesta, kde došlo k priblíženiu.

Stále však nie je jasné, ako by udalosti priblíženia hviezd k čiernej diere vytvorili vysokoenergetické neutrína. V jednom navrhovanom scenári by prúd častíc vymrštených preč od čiernej diery mohol urýchliť protóny, ktoré by mohli interagovať s okolitým žiarením a vytvárať rýchle neutrína.

Je tu ale aj skupina vedcov, ktorá predpokladá, že záblesk spôsobil mimoriadne jasný typ supernovy.
Je viac menej jasné, ako by sa v takejto supernove dali vyrobiť energetické neutrína. Protóny zrýchlené rázovou vlnou supernovy by sa mohli zraziť s protónmi v médiu, ktoré obklopuje hviezdu, čím by sa vytvorili ďalšie častice, ktoré by sa mohli rozpadnúť a vytvoriť neutrína.

No aj napriek tomu, že len nedávno sa pozorovania vysokoenergetických neutrín a prechodných javov zlepšili natoľko, aby umožnili vedcom nájsť potenciálne prepojenia medzi nimi, stále je tu množstvo nezodpovedaných otázok.