מחקר של שיתוף הפעולה KM3NeT מציע כי הנייטרינו הקיצוני שנקלט בים התיכון ב־2023 לא הגיע מאירוע יחיד, אלא משטף מפוזר של חלקיקים שנוצר באוכלוסייה של גרעיני גלקסיות פעילות המכונה בלזאר
גילוי חסר תקדים של נייטרינו בים התיכון הרחיב את גבולות האסטרופיזיקה של אנרגיות גבוהות, והעלה שאלות חדשות על התהליך הכי קיצוני ביקום.
לפני שלוש שנים, מדענים גילו נייטרינו קוסמי "אולטרה אנרגטי" בים התיכון, האנרגטי ביותר שנרשם אי פעם. התגלית משכה תשומת לב עולמית מחוקרים, מהתקשורת ומהציבור. אחת הסיבות לעניין הרב היא שמקור החלקיק נותר לא ידוע. האנרגיה שלו הייתה גדולה פי יותר מעשרה מכל נייטרינו קודם שנצפה.
מחקר של שיתוף הפעולה KM3NeT מצביע על הסבר אפשרי: ייתכן שהחלקיק הגיע מאוכלוסייה של בלאזרים. אלה גרעיני גלקסיות פעילות המונעים על ידי חורים שחורים על-מסיביים שיורים סילוני פלזמה לכיוון כדור הארץ.
מחפשים את "האשם"
הצוות מפעיל את KM3NeT/ARCA, גלאי נייטרינו במים עמוקים ליד סיציליה, שעדיין בבנייה. ב-13.2.23 הוא קלט אות יוצא דופן. האנרגיה של הנייטרינו שהתגלה הייתה בערך 220 PeV (כ-35 ג׳וּל), הרבה יותר מכל נייטרינו עתיר אנרגיה שנמדד מעבר. המימצא הפתיע מדענים והעלה שאלה חשובה: מקור מאיזה סוג יכול להפיק חלקיק קיצוני כזה?
כדי לחקור, החוקרים נקטו בגישה שדומה לניתוח פורנזי. הם התחילו עם הסברים אפשריים, הריצו הדמיות של התרחישים האלה והישוו את התוצאות עם הנתונים האמיתיים.
אחד הרעיונות המובילים היה שהנייטרינו הגיע מבלאזר מסוג מסוים. "יש כמה הסברים אפשריים למקור של החלקיק הזה", הסבירה מריאם בנדאמן. "לדוגמה, הציעו שנייטרינו כאלה נוצרים מהאינטראקציה של קרניים קוסמיות אולטרה אנרגטיות עם קרינת הרקע הקוסמית, האור השיורי מהיקום המוקדם. אבל יש גם אפשרות שמקור הנייטרינו בשטף מפוזר שיוצרת אוכלוסייה של מאיצים קיצוניים, כמו בלאזרים".
מקור מפוזר ולא אירוע יחיד
בנדאמן ועמיתיה מצאו רמזים לכך שהנייטרינו לא הגיע מאירוע יחיד דרמטי כמו התפוצצות או התפרצות. במקרים כאלה, המדענים מחפשים בדרך כלל "מקביל" אלקטרומגנטי, כלומר אות באורכי גל של רדיו, אופטי, רנטגן או גמא מאותו אזור בשמיים באותו זמן.
באירוע הזה לא התגלה שום אות. "זה לא פוסל לגמרי את האפשרות של מקור נקודתי", אומרת בנדאמן, "אבל מוביל אותנו לחשוב שהנייטרינו שלנו הגיע ממקור מפוזר, כלומר משטף של נייטרינו הכולל תרומות ממקורות רבים".
כדי לבדוק את הרעיון, הם דימו במחשב אוכלוסיית בלאזרים וביססו פלטים רבים על תצפיות קיימות, כגון חוזק שדות מגנטיים וגודל אזור הפליטה.
הם התמקדו בשני משתנים עיקריים: עומס באריוני, המתאר כמה אנרגיה נושאים פרוטונים בהשוואה לאלקטרונים, והאינדקס הספקטרלי של פרוטונים, שקובע איך אנרגיית הפרוטונים מתפזרת. הגורמים האלה משפיעים על מספר הנייטרינו שנוצרים וכמות האנרגיה שלהם.
עוד בנושא באתר הידען:
