Az univerzumot hosszú ideig kizárólag az elektromágneses tartományban tanulmányoztuk, a látható fény, a gammasugárzás vagy éppen a rádióhullámok révén nyerve képet kozmikus környezetünkről. Vannak azonban más módszerek is. A gravitációs hullámok és a neutrínók is egyre nagyobb sikerrel használhatók a kozmosz tanulmányozására – a jelentős technikai kihívások ellenére. A neutrínókat például nem véletlenül nevezik szellemrészecskéknek: bár minden másodpercben 100 milliárd ilyen részecske halad át a testünkön, ezek szinte soha nem lépnek kölcsönhatásba a normál anyaggal, így észlelhetetlenek maradnak.

A legtöbb ilyen neutrínó a Napból származik, de nagyon sok más asztrofizikai folyamat is termeli őket. Az IceCube Neutrínó Obszervatórium révén korábban már más galaxisokból származó neutrínókat is sikerült kimutatni. Most pedig a szakértőknek végre sikerült elkészíteniük a Tejútrendszer első olyan térképét, amely galaxisunk neutrínó-kibocsátását mutatja. Eredményeiket a Science oldalain publikálták.

Erin O’Sullivan, az IceCube tagja, az Uppsalai Egyetem Fizikai és Csillagászati Tanszékének docense elmondása szerint most első alkalommal detektáltak nagy energiájú neutrínókat a Tejútrendszerből. Ez lehetővé teszi, hogy többet tudjanak meg saját galaxisunkról, és egyben jelentős mérföldkő a neutrínócsillagászat számára is.

De hogyan lehet egyáltalán vadászni egy ennyire nehezen detektálható részecskére? A választ egy hatalmas jégtömb rejti. A neutrínók ritkán lépnek kölcsönhatásba a normál anyaggal, de ezek a kölcsönhatások fényvillanáshoz vezetnek, amikor mégis megtörténnek. Ezért az IceCube kollaboráció több ezer detektort helyezett el egy 1 köbkilométernyi tiszta, érintetlen jégtömbben egy antarktiszi gleccser mélyén, hogy megtalálják a legintenzívebb ilyen eseményeket.

Amikor a neutrínók kölcsönhatásba lépnek a jéggel, olyan nyomokat hagyhatnak maguk után, amelyek révén vissza lehet követni őket a forrásukig. Más jelek azonban inkább a homályos foltokként jelennek meg a detektorban. Ezeket is nagy energiájú neutrínók hagyják, de kevésbé pontos eredettel rendelkeznek. A kutatók gépi tanulási algoritmusok segítségével több mint 60 ezer neutrínóesemény eredetét tudták megállapítani, kimutatva, hogy azok a Tejútrendszer különböző régióiból származnak.

A nagy energiájú neutrínók olyan környezetben keletkeznek, ahol a részecskék extrém sebességre gyorsulnak fel. A Tejútrendszerből származó ilyen neutrínók kimutatása arra utal, hogy a természet gyorsítói a saját galaxisunkban is léteznek, mondja O’Sullivan. A neutrínók észlelése révén pedig új dolgok válnak láthatóvá, hiszen ezek révén olyan homályos és poros környezetekbe is bepillantást nyerhetünk, amire az elektromágneses sugárzás révén nincs esélyünk.

A neutrínókkal ráadásul a már ismertebb események is újabb szempontból vizsgálhatók, hiszen a nagy energiájú neutrínók sokszor olyan környezetben keletkeznek, mint más nagy energiájú részecskék, például az elektromágneses gamma-sugarak. Ilyenek például a szupernóvák és azok maradványai. A most észlelt neutrínók a szakértők szerint jobbára ősi csillagrobbanásokból származhatnak, és vizsgálatuk azt is segíthet feltárni, hogyan viselkednek a szupernóva-maradványok, és hogy a nagy energiájú részecskék hogyan lépnek kölcsönhatásba környezetükkel, mondja O’Sullivan.