A titokzatos részecske, ami felkavarta a tudósokat

2023 februárjában egy különös jel érkezett a Földközi-tenger fenekéről. Egy éppen épülő detektor egyetlen, rendkívül energikus neutrínót fogott el. A részecske energiája 220 PeV körül mozgott – ez a korábbi rekordokat is messze maga mögött hagyta.

A detektor, a KM3NeT/ARCA, akkor még csak tíz százalékos kapacitáson működött. Mégis elég volt ahhoz, hogy elkapja ezt a kozmikus „nehézsúlyút”.

Nyomozás a sötétben

A neutrínónak nincs elektromágneses „ujjlenyomata”. Nem jár gamma-sugárzással, rádiójelekkel vagy látható fénnyel. Ez azt jelenti, hogy a forrását hagyományos távcsövekkel nem lehet visszakeresni.

A kutatók ezért más megközelítést választottak. Feltételezték, hogy nem egyetlen objektum áll a háttérben, hanem egy egész galaxispopuláció.

A blazárok mint lehetséges források

A blazárok távoli galaxisok középpontjában találhatók. Ezekben a központokban óriási fekete lyukak működnek, amelyekből keskeny, nagy sebességű plazmasugarak lövellnek ki. Ha az egyik ilyen sugár pontosan a Föld felé mutat, a galaxist blazárnak nevezzük.

A kutatók szerint nem egy konkrét blazár, hanem ezeknek az objektumoknak a közös „háttérzaja” lehet a felelős a detektált neutrínóért.

Számítógépes modellek a segítségül

A csapat szimulációkat futtatott, amelyekben beállították a protonok és elektronok energiaarányát, valamint a protonok energiaspektrumát. Ezek a paraméterek határozzák meg, mennyi neutrínó és gamma-sugárzás keletkezik.

A szimulációk eredményeit összevetették a valós mérésekkel. Két fontos dolog stimmelt:

• Más neutrínódetektorok, például az IceCube, eddig nem észleltek hasonlóan energikus részecskéket. Ez ritkaságra utal, és a modell ezt jól visszaadta.
• A blazárok által termelt gamma-sugárzás mennyisége egyezett a Fermi-teleszkóp által mért kozmikus háttérrel.

Több jel együttes ereje

Egyetlen neutrínó önmagában nem bizonyít semmit. De amikor a negatív eredményeket – például hogy más detektorok mit nem láttak – is bevonják az elemzésbe, a kép egységesebbé válik.

Ez a megközelítés mutatja, hogyan lehet több forrásból származó adatot összekapcsolni egy rejtély megoldásához.

Mi következik?

Amikor a KM3NeT/ARCA eléri a tervezett méretét, sokkal több neutrínót fog majd észlelni. Lehet, hogy újabb extrém eseményeket kap el, vagy megerősíti, hogy a blazárok valóban részt vesznek a kozmikus részecskegyorsításban.

Egyelőre azonban ez az egy neutrínó csak egy újabb emlékeztető: az univerzum olyan folyamatokat rejt, amelyeket a hagyományos fény nem mutat meg.