Prvá komplexná mapa neutrín produkovaných hviezdami v celej našej Galaxii sa opiera o modely vývoja hviezd a údaje zo satelitu Gaia.
Mapa Mliečnej cesty na základe údajov z teleskopu Gaia Európskej vesmírnej agentúry (ESA). Zdroj: University of Copenhagen. Credit: ESA
Svetlo z hviezd na našej oblohe k nám putuje tisíce až milióny rokov v závislosti od vzdialenosti konkrétnej hviezdy. V astronómii sa vzdialenosť meria v svetelných rokoch. Napríklad Slnko je od nás vzdialené približne 8 minút, takže ho vidíme tak, ako vyzeralo pred 8 minútami. Hviezdy Mliečnej cesty sú zase vzdialené až 26 000 svetelných rokov.
Svetlo však nie je jediným zdrojom informácií o vesmíre. Nenápadné častice neutrína nám môžu prezradiť, čo sa deje hlboko vnútri hviezd Mliečnej cesty.
Neutrína
Neutrína sú veľmi ľahké subatomárne častice, ktoré sú najrozšírenejšími časticami s hmotou vo vesmíre. Vznikajú pri zrážkach atómových jadier v Slnku a pri ich rozpade v štiepnom reaktore. Neutrína sa vďaka prirodzenej rádioaktivite draslíka uvoľňujú aj z banánu. Keďže takmer vôbec nereagujú s hmotou, každú sekundu prechádzajú cez naše telo, Zem a celé planéty miliardy neutrín bez toho, aby sme si to uvedomovali.
Hviezdy vrátane nášho Slnka produkujú energiu prostredníctvom jadrových reakcií, pri ktorých sa ľahké prvky ako vodík menia na ťažšie, napríklad hélium. Neutrína vznikajú v jadrách hviezd ako vedľajší produkt týchto procesov. Na rozdiel od fotónov (častíc svetla), ktoré sa z jadra hviezdy dostávajú na povrch aj stovky tisíc rokov, neutrína hviezdu opustia takmer okamžite a putujú priamo do vesmíru.
Prvá komplexná mapa neutrín
Neutrína zo Slnka sú detegované už desiatky rokov, čo nám umožňuje overiť teórie o jeho vnútorných procesoch. Až donedávna však nebolo jasné, koľko neutrín produkujú ostatné hviezdy Mliečnej cesty a odkiaľ presne pochádzajú.
Medzinárodný tím vedcov z Kodanskej univerzity publikoval 7. januára štúdiu, v ktorej sa pokúsil odpovedať práve na tieto otázky. Pomocou modelov vývoja hviezd a údajov zo satelitu Gaia Európskej vesmírnej agentúry vytvorili prvú komplexnú mapu neutrín produkovaných hviezdami v celej našej Galaxii.
Výsledky ukázali, že najväčší podiel neutrín pochádza z oblastí s vysokou hustotou hviezd, najmä z centrálnej časti Mliečnej cesty. Práve tam sa nachádza obrovské množstvo hviezd rôznych veľkostí a vekov, ktoré neustále produkujú tieto neviditeľné častice. Vedci zároveň odhadli, koľko takýchto neutrín by mohlo Zemou prejsť a akú by mali energiu.
Neutrínové observatórium IceCube
Zachytávanie neutrín z vesmíru je možné aj vďaka detektoru IceCube, neutrínovému observatóriu vybudovanému hlboko v ľade na južnom póle. IceCube využíva viac ako päťtisíc citlivých svetelných senzorov zamrznutých v antarktickom ľade, ktorý slúži ako prirodzené detekčné médium. Keď neutríno výnimočne narazí do atómu ľadu, vznikne nabitá častica pohybujúca sa rýchlejšie než svetlo, čo vyvolá slabý modrý záblesk nazývaný Čerenkovovo žiarenie. Tento záblesk senzory zaznamenajú a vedci z neho dokážu určiť smer a energiu neutrína.
Neutrínové observatórium IceCube na južnom póle. Zdroj: Wikimedia Commons
Detektor IceCube je mimoriadne užitočný, pretože umožňuje študovať procesy vo vesmíre, ktoré sú pre klasické teleskopy neviditeľné, ako sú výbuchy vzdialených galaxií, čierne diery či vnútro hviezd, a tým otvára úplne nový spôsob pozorovania vesmíru, tzv. neutrínovú astronómiu.
Vedecký význam neutrín neustále rastie a práve vytvorenie tejto mapy predstavuje dôležitý krok k lepšiemu pochopeniu našej Galaxie a procesov, ktoré v nej prebiehajú.
Zdroje: ScienceNews, EurekAlert, energy.gov, IceCube
(zh)
