Από την καρδιά μιας μαύρης τρύπας στην Ανταρκτική

Στα ήσυχα βάθη της Ανταρκτικής, κοντά στο Νότιο Πόλο, ο σκοτεινός πάγος άστραψε για μερικά δευτερόλεπτα. Η ανεπαίσθητη, απόκοσμη λάμψη γεννήθηκε καθώς ένα νετρίνο τεράστιας ενέργειας συναντούσε για πρώτη φορά ένα εμπόδιο στο σχεδόν 6 δισεκατομμυρίων χρόνων διαστημικό του ταξίδι, αφήνοντας πίσω του ένα αστραφτερό τσούρμο άλλων σωματιδίων. Ένα αχνοφέγγισμα που δεν θα έβλεπε ποτέ ανθρώπινο μάτι, αν το συγκεκριμένο νετρίνο δεν τύχαινε να διασχίσει ένα πολύ ξεχωριστό κομμάτι πάγου: αυτό που αποτελεί το πείραμα IceCube, το μεγαλύτερο παρατηρητήριο νετρίνων στον πλανήτη.

Τα νετρίνα είναι πολύ ιδιαίτερα σωματίδια, με μηδαμινή μάζα -μιλάμε για το πολύ ένα εκατομμυριοστό της μάζας του ηλεκτρονίου- και μηδενικό φορτίο. Με άλλα λόγια (του Νομπελίστα φυσικού Φρέντερικ Ρέινες) ένα νετρίνο είναι «το πιο μικρό κομμάτι πραγματικότητας που μπορεί να σκεφτεί ο ανθρώπινος νους». Έτσι, τα νετρίνα δεν αλληλεπιδρούν με άλλα σωματίδια παρα μόνο μέσω της βαρύτητας -που προφανώς στην περίπτωσή τους δε μετράει- και της ασθενούς πυρηνικής δύναμης, μίας από τις τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις του Σύμπαντος που έχει να κάνει με τη ραδιενεργή διάσπαση των πυρήνων. Δηλαδή, για τα νετρίνα το Σύμπαν είναι σχεδόν ολότελα διάφανο! Κάθε δευτερόλεπτο, τρισεκατομμύρια νετρίνα περνούν μέσα από το σώμα μας και συνεχίζουν απερίσπαστα την πορεία τους, χωρίς να αισθανθούν ούτε ένα από τα άτομα που το αποτελούν. (Θυμάστε όταν λέγαμε για τις κοσμικές ακτίνες και τα μιόνια; Τα νετρίνα είναι εκατομμύρια φορές περισσότερα, και απείρως πιο διακριτικά στο πέρασμά τους).

Πώς λοιπόν ανιχνεύουμε αυτά τα μικροσκοπικά φαντάσματα; Εκτός από πολύ χώρο, τον οποίο το IceCube εξασφάλισε ορίζοντας για «φακό» του ένα τετραγωνικό χιλιόμετρο πάγου, χρειάζεται μεγάλη ευαισθησία στο αμυδρότατο φως που παράγει η αλληλεπίδραση, και απομόνωση από άλλες πηγές σωματιδίων και φωτός. Αυτό το τελευταίο είναι και ο λόγος που το πείραμα τοποθετήθηκε βαθιά στον πάγο της Ανταρκτικής, όπου δεν φτάνει η φωτορρύπανση από την ανθρώπινη δραστηριότητα. Έτσι λοιπόν, από τα άπειρα νετρίνα που διασχίζουν τον πλανήτη μας, μερικά (κάθε μέρα ζήτημα να είναι μετρημένα στα δάχτυλα του ενός χεριού) μπορούν να παγιδευτούν σε αυτό το τεράστιο παγάκι στην Ανταρκτική, και να μετρηθεί η ενέργειά τους.

Το καλό με αυτές τις παρατηρήσεις είναι ότι, αντίθετα με τα φορτισμένα σωματίδια, όπως οι κοσμικές ακτίνες, τα νετρίνα διατηρούν την αρχική τους κατεύθυνση γιατί δεν επηρεάζονται από μαγνητικά πεδία, και, αντίθετα με το φως, δεν απορροφώνται από νέφη, σκόνη ή οτιδήποτε άλλο βρουν στο διάβα τους, κι άρα μπορούν να μας δείξουν κατευθείαν τη θέση της πηγής τους. Το κακό είναι ότι είναι τόσο λίγα αυτά που καταφέρνουμε να παρατηρήσουμε, που είναι σχεδόν αδύνατον να ξέρουμε τι στον ουρανό μας τα έστειλε.

Στη συγκεκριμένη περίπτωση όμως, έτυχε κι ο ύποπτος ήταν από χρόνια γνωστός. Η κατεύθυνση του υπερκινητικού νετρίνου ήταν εκείνη ενός μπλέιζαρ, που είναι ιδιαίτερα λαμπρό στις ακτίνες γ, και λέγεται TXS 0506+056.  

Τα μπλέιζαρ (blazar, από το blazing quasi-stellar object, που σημαίνει αστράφτον ημι-αστρικό αντικείμενο) είναι ένα είδος ενεργού πυρήνα γαλαξία (active galactic nucleus, ή AGN), που σημαίνει ότι φιλοξενεί μία μαύρη τρύπα η οποία συνεχώς μεγαλώνει απορροφώντας αέριο, σκόνη και άστρα από τον περίγυρό της. Μέρος του υλικού που πέφτει μέσα στη μαύρη τρύπα σχηματίζει ισχυρούς πίδακες ύλης, όπου γεννιούνται και επιταχύνονται κοσμικές ακτίνες και νετρίνα σε πολύ υψηλές ενέργειες, και εκπέμπεται δυνατή ακτινοβολία κάθε μήκους κύματος. Όταν αυτοί οι πίδακες δείχνουν σχεδόν κατευθείαν πάνω μας, τότε μιλάμε για μπλέιζαρ (το ίδιο φαινόμενο έχει άλλα ονόματα που αντιστοιχούν σε άλλους προσανατολισμούς ως προς εμάς, και είναι ιστορικά κατάλοιπα της εποχής που ακόμα δεν ξέραμε τη σύνδεση μεταξύ τους).

Το TXS 0506+056 συγκεκριμένα βρίσκεται 5.7 δισεκατομμύρια έτη φωτός από εμάς. Τόσο έκανε να μας φτάσει και το -διάσημο πια- νετρίνο, αφού είχε τόση ενέργεια που στην ουσία κινούνταν με την ταχύτητα του φωτός, Για να βάλουμε στο νου μας πόσο καιρό ταξίδευε ανενόχλητο, τότε που ξεκίνησε το ταξίδι του, ο Ήλιος ακόμα δεν είχε καν δημιουργηθεί· θα γεννιόταν ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά.

Με την ανίχνευση του υπερενεργειακού νετρίνου πυροδοτήθηκε μία καμπάνια παρατήρησής του TXS 0506+056 με όλα τα συμβατικά τηλεσκόπια, που το είδαν να λάμπει σε όλα τα μήκη κύματος. Η ταυτοποίηση για πρώτη φορά μιας πηγής υπερενεργειακών νετρίνων με ένα blazar είναι σχεδόν ταυτόσημη με την ανακάλυψη της πηγής υπερενεργειακών κοσμικών ακτίνων, αφού τα δύο είδη σωματιδίων σχηματίζονται μαζί. Έτσι, όχι μόνο μάθαμε ότι τα μπλέιζερ είναι πηγή νετρίνων υψηλής ενέργειας, αλλά βάλαμε άλλο ένα γαλόνι στη θεωρία που τα θέλει επιταχυντές κοσμικών ακτίνων.

Το επόμενο βήμα; Μάλλον να περιμένουμε μερικά χρόνια για το επόμενο τέτοιο νετρίνο. Όταν περιμένεις ένα μήνυμα απευθείας από την καρδιά μιας μαύρης τρύπας, εν τέταρτο του Σύμπαντος μακριά, μαθαίνεις να είσαι υπομονετικός.

Ακολουθήστε την Α,ΜΠΑ; στο Google News