ზეენერგიული ნეიტრინოების წყარო

 მეცნიერთა საერთაშორისო ჯგუფმა პირველად მოახერხა დიდი ენერგიის მქონე ნეიტრინოების წყაროს ადგილმდებარეობის დადგენა –  ბლაზარი  (კვაზარი) TXS 0506+056.

ნაწილაკი მოჩვენება

 ნეიტრინო ფუნდამენტური ნაწილაკია, რომელიც ძალიან სუსტად ურთიერთქმედებს მატერიასთან, ისე შუაძლია გაიაროს დედამიწა, რომ არცერთ მის ატომს არ შეეჯახოს. ამასთან ერთდ, მათი რაოდენობა ძალიან დიდია. ჩვენ სხეულში ყოველ წამიერად, მზის წიაღში გაჩენილი ტრილიონობით ნეიტრინო გადის, ისე, რომ არანაირ ზიანს არ გვაყენებს. ამ დრომდე, კოსმოსიდან მოსული ნეიტრინოების ორი წყარო იყო ზუსტად ცნობილი – ჩვენი მზე და ზეახალი 1987A, მდებარე 168 ათასი სინათლის წლის მანძილზე დედამიწიდან, ირმის ნახტომის ჯუჯა მეზობელში – მაგელანის დიდი ღრუბელი.

 დეტექტორები ძალიან დიდი ენერგიის ნეიტრინოებსაც აფიქსირებდა, რომელთა წარმოშობა მხოლოდ თეორიულად შეიძლებოდა ახსნილიყო. მეცნიერები თვლიდნენ, რომ ჩვეულებრივ, მზიურ ნეიტრინოებზე მილიონჯერ მეტი ენერგიის მქონე ნეიტრინოები, გიგანტურ “კოსმოსურ ამაჩქარებლებში” ჩნდებოდა, როგორებიც არის გალაქტიკათა აქტიური ბირთვები, ზემასიური შავი ხვრელებით მათში. შთანთქავენ რა ახლოს მდებარე მატერიას, ზემასიური შავი ხვრელები ჭავლებს უშვებენ, ლამის სინათლის სიჩქარით მქროლი ნაწილაკებისგან შემდგარ ჭავლებს, ე.წ. ჯეტებს. ჭავლის შემადგენელი პროტონები და ატომის ბირთვები ელექტრომაგნიტურ ველთან და ნივთიერებებთან ურთიერთქმედებს რის შდეგადაც პიონები წარმოიქმნება. მათი ხანმოკლე სიცოცხლე კი ფოტონებად და ნეიტრინოებად გარდაქმნით სრულდება (მოკლედ ელემენტარული ნაწილაკების შესახებ).

 აქტიური ბირთვის მქონე გალაქტიკების ერთ-ერთი სახესხვაობაა ბლაზარები, რომელთა ერთ-ერთი მთავარი მახასიათებელი კი ჭავლია, რომელიც დამკვირვებლისკენ არის მომართული. პლაზმის ჭავლი ზემოქმედებას განიცდის ფენომენისა, რომელსაც რელატივისტური ნათების ეფექტს უწოდებენ. ჯეტის მიერ გამოსხივებული სინათლის ელვარება იმაზეა დამოკიდებული, ჩვენსკენ არის მომართული იგი თუ საწინააღმდეგო მიმართულებით. ანუ, ჩვენი პლანეტისკენ წამოსული ფოტონებისა და ნეიტრინოების ნაკადის ინტენსიურობა ჭავლის ორიენტაციაზეა დამოკიდებული. ბლაზარებიდან მეტი რაოდენობით ნეიტრინოები უნდა მოდიოდეს, თუმცა რეგისტრირებული ზეენერგიული ნეიტრინოების დაკავშირება გალაქტიკათა აქტიურ ბირთვებთან აქამდე ვერ ხერხდებოდა.

 ამის მიზეზი ის არის, რომ ბლაზარებიდან გამოსხივებული მაღალენერგიული ფოტონები თვითონ გალაქტიკასა და გალაქტიკათშორის სივრცეში ადვილად შთაინთქმება. თუ სხვადასხვა დიაპაზონებში დამზერილ ბლაზარების ანთებებსა და ნეიტრინოების რეგისტრაციებს შორის დამთხვევას აღმოვაჩენთ, მაშინ ამ უკანასკნელთა შესაძლო წყაროს დავადგენთ, რისთვისაც მრავალი ასტრონომიული ინსტრუმენტის ერთდროული მოქმედებაა საჭირო.

ყინულის კუბი

 ერთ-ერთი ასეთი ინსტრუმენტია მსოფლიოში ყველაზე დიდი ნეიტრინული ობსერვატორია IceCube, ანტარქტიკულ სადგურზე ამუნდსენ-სკოტი. მისი ოპტიკური დეტექტორები (ფოტოგამამრავლებლები) ყინულის ქვეშ 2,5 კილომეტრის სიღრმემდეა ჩაკიდებული. IceCube, 5160 ფოტოგამამრავლებლით არის აღჭურვილი, რომლებიც ჩერენკოვის გამოსხივებას არეგისტრირებს (ჩერენკოვის გამოსხივება) მიუონებისგან, რომლებიც წყლის ატომებთან ნეიტრინოების შეჯახებით ჩნდება. დეტექტორები ისეა გაკეთებული, რომ ანტარქტიდის თავზე, ატმოსფეროში შემოჭრილი ნეიტრინოები არ “დაინახონ”, რათა მოშორებული იქნას არასასურველი ფონური “ხმაური”. IceCube რეგისტრირების სიგნალს მაშინვე ყველას უგზავნის, შესაძლო მიმართულების მითითების ჩათვლით. ამ სისტემამ 2010 წლიდან დაიწყო მუშოაბა და მას შემდეგ 10 ასეთი შეტყობინება გააგზავნა.

 2017 წლის 22 სექტემბერს, მეცნიერებმა, მიუონური კვალი დააფიქსირეს – ნეიტრინო IceCube-170922A-ის ენერგია 290 ტერაელექტრონვოლტად (!!!) იქნა შეფასებული (მოკლედ ელემენტარული ნაწილაკების შესახებ). კოსმოსურმა გამა-ტელესკოპმა “ფერმიმ” და ზედაპირულმა კომპლექსმა MAGIC, ნაწილაკის მოსვლის მიმართულება დაადგინა. აღმოჩნდა, რომ ნეიტრინო დაახლოებით იმ ადგილიდან მოფრინდა, სადაც ბლაზარი TXS 0506+056 მდებარეობს, 4 მილიარდი სინათლის წლის მანძილზე დედამიწიდან. სხვა ნეიტრინულმა ობსერვატორიამ – ANTARES, ვერ აღმოაჩინა ისეთი ნეიტრინოები, რომლებიც TXS 0506+056-თან შეიძლებოდა ყოფილიყო დაკავშირებული, რაც ამ მიმართულებით მისი მგრძნობელობის სისუსტით აიხსნება.

მთელი ძალით

მეცნიერთა თქმით, IceCube-170922A-ის მიწიერი წარმოშობა ბოლომდე გამორიცხული არ არის, მიუხედავად იმისა, რომ ატმოსფეროსთან კოსმოსური სხივების შეჯახებით გაჩენილ ნეიტრინოებს 100 ტევ-ზე ნაკლები ენერგია აქვს ხოლმე.

ამავე დროს, ბლაზარი TXS 0506+056 აქტიურობის პიკზე იყო. ის ლაცერტიდების ტიპს მიეკუთვნება, რომელთაც ელვარების სწრაფი (რამდენიმე დღეში) და მნიშვნეოვანი ცვლა ახასიათებთ სპექტრის ძალიან დიდ ნაწილში. კოსმოსური გამა-ტელესკოპი AGILE ამტკიცებს, რომ 2017 წლის 10-დან 23 სექტემბრის ჩათვლით, გამა-სხივების ინტენსიური ემისია დაიმზირებოდა, რომელთა ენერგია 0,1 გიგაელექტრონვოლტს (გევ) აჭარბებდა. ამ ბლაზარს აკვირდებოდა ჩერენკოვის MAGIC კუნძულ ლაპალმადან, H.E.S.S. ნამიბიიდან და VERITAS ა.შ.შ-დან. ბლაზარის აქტიურობა დაფიქსირდა რადიო, ოპტიკურ და რენტგენის დიაპაზონებშიც (ელექტრომაგნიტური გამოსხივება).

მთლიანობაში, მეცნიერებმა 3 სიგმის (σ) ტოლფასი სტატისტიკური მნიშვნელობის მქონე შედეგები მიიღეს (ბოლომდე სარწმუნოა 5σ), რაც ზეენერგიული ნეიტრინოებისა და ხსენებული ბლაზარის კავშირზე მიუთითებს. მკვლევართა თქმით, ეს, მრავალარხიანი ასტრონომიის მიღწევაა, რაც მთელ მსოფლიოში მიმოფანტული ობსერვატორიების კოორდინირებულ მუშაობას ეფუძნება.