Kosmoksen kummitushiukkanen

Helmikuussa 2023 Välimeren pohjalla sijaitseva KM3NeT/ARCA havaitsi neutriinon, jollaista ei oltu nähty koskaan aiemmin. Hiukkanen kantoi energiaa peräti 220 PeV. Se on kymmenen kertaa enemmän kuin aiemmat ennätykset.

Havainto tehtiin, kun laitteisto oli vasta kymmenen prosentin valmiudessa. Silti se nappasi kosmoksen raskaimman tunnetun neutriinon.

Mistä se tuli?

Neutriino ei jättänyt jälkeensä radioaaltoja, röntgensäteilyä tai gammasäteilyä. Mikään muu teleskooppi ei havainnut mitään samasta suunnasta. Se tuli tyhjästä.

Tämä puute kertoo jo jotain. Jos hiukkanen olisi lähtenyt tavallisesta lähteestä, sen pitäisi näkyä myös muissa aalloissa.

Blasaarit epäiltyinä

Tutkijat epäilevät, että lähde on blasaari. Se on galaksin ydin, jonka keskellä pyörii jättimäinen musta aukko. Aukko sylkee plasmaa valonnopeuden tuntumassa kahteen suuntaan. Kun toinen suihku osoittaa suoraan kohti Maata, kohdetta kutsutaan blasaariksi.

Yksi blasaari ei kuitenkaan selitä asiaa. Todennäköisemmin neutriino syntyi monen blasaarin yhteisestä toiminnasta. Ne muodostavat taustan, joka tuottaa harvoin mutta erittäin energisiä hiukkasia.

Simulaatiot kertovat

Tutkijat rakensivat tietokoneella mallin, jossa blasaarit tuottavat neutriinoja ja gammasäteilyä. He säätivät kahta muuttujaa: kuinka paljon energiaa protonit kantavat suhteessa elektroneihin, ja millainen on protonien energiaspektri.

Mallin piti vastata kahta havaintoa. Ensinnäkin ultraenergeettisten neutriinojen pitäisi olla harvinaisia. Toiseksi gammasäteilyn määrä täytyi sopia NASA:n Fermi-teleskoopin mittauksiin.

Molemmat ehdot täyttyivät.

Mikä tekee tästä kiinnostavaa

Yksi neutriino ei riitä todisteeksi. Mutta kun siihen yhdistetään se, mitä ei havaittu – IceCuben hiljaisuus ja sopiva gammatausta – kuva kirkastuu.

Kyse on negatiivisesta tiedosta. Se, mitä emme näe, rajaa vaihtoehtoja yhtä lailla kuin se, mitä näemme.

Mitä seuraavaksi

Kun KM3NeT/ARCA valmistuu, sen herkkyys kasvaa. Silloin saatetaan nähdä lisää tällaisia hiukkasia. Ehkä selviää, ovatko blasaarit todellakin tehokkaimpia hiukkaskiihdyttimiä, joita maailmankaikkeudessa on.

Tällä hetkellä meillä on vain yksi kummitus, joka kertoo, että jossain kaukana tapahtuu jotain äärimmäistä.