Neutrinii, numiți și mesageri astrofizici datorită distanțelor mari pe care le pot parcurge prin Univers fără să interacționeze cu materia, sunt extrem de greu de detectat. În vederea detecției acestor particule, a fost necesară construcția unui telescop de neutrini cu un volum de 1 km³ și localizarea lui la adâncime mare în ghețarii de la Polul Sud – IceCube Neutrino Observatory [https://icecube.wisc.edu/]. Neutrinii care interacționează în proximitatea detectorului produc particule relativiste care generează evenimente luminoase ce pot fi „văzute” de „ochii” instrumentației (module optice).

Datele achiziționate de IceCube în ceea ce privește Galaxia NGC 1086 [1], numită și Galaxia Calamarului, arată un flux de neutrini de energii foarte mari (TeV), acompaniat de un flux de raze gamma extrem de slab (GeV) observat de telescoapele Fermi [2] și MAGIC [3]. NGC 1086 este o galaxie activă cu o regiune centrală (AGN – Active Galactic Nuclei) care conține o gaură neagră supermasivă și emite materie și energie sub formă de jeturi. Discrepanța dintre cele două fluxuri de particule reprezintă un puzzle intrigant pentru cercetători, deoarece aceste nuclee galactice active emit, de obicei, fluxuri de neutrini și raze gamma cu energii comparabile, în urma interacției între protoni și fotoni [4].

Un articol recent [5] prezintă o explicație îndrăzneață pentru puzzle-ul neutrinilor emisi din AGN, care se potrivește cu observațiile prezente: un nou mecanism de producere a neutrinilor de mare energie. Originea fluxului de neutrini ar putea fi chiar corona, o regiune de plasmă densă și fierbinte ce înconjoară gaura neagră supermasivă centrală. Cele mai abundente elemente din Univers sunt Hidrogenul și Heliul. Prin urmare, dacă un nucleu de Heliu este accelerat în jeturile unei găuri negre supermasive, se ciocnește de fotoni în domeniul ultraviolet și se „sparge”, eliberând cei doi protoni și cei doi neutroni pe care îi conține [4]. Protonii au o durată de viață mare, însă neutronii sunt instabili și se dezintegrează în neutrini de energii mari fără să producă raze gamma. Electronii generați în dezintegrare interacționează cu câmpurile de radiație și produc raze gamma ce corespund intervalului de energii din observațiile celor doi detectori.

Rezultatele acestui studiu ne ajută să înțelegem mai bine cum funcționează jeturile de materie prezente în galaxiile active și modul în care neutrinii de energii mari pot fi produși fără un flux corespunzător de raze gamma.

Galaxia Messier 77

Sursa foto: ESA/Hubble & NASA, L. C. Ho, D. Thilker