Ikusten ez den partikula batek ate berria ireki du astronomian

Juanma Gallego

Aurrenekoz, energia altuko neutrino baten jatorria argitu dute astrofisikariek: 3.700 milioi argi urtera dagoen galaxia batean sortutakoa da. Aurkikuntzak unibertsoa ikertzeko bide berria ireki dezake, astronomia multi-mezularian sakonduz.

2017ko irailaren 22an mundua ohiko arazoetan murgilduta zegoen. Iazko udazkenaren lehen egun horretan, Erresuma Batuko lehen ministro Theresa Mayk brexit-erako bi urteko luzapena eskatu zuen, eta Kataluniako krisia puri-purian zegoen. Atlantikoaren beste aldean ez zeuden negoziaketa askorako tenorean: lurrikara ikaragarri batek Mexiko astindu berri zuen; alboan are okerrago zeuden: urakan batek Dominikar Errepublika jo berria zuen. Asiara joanda, Ipar Koreako erregimenak Ozeano Barean H motako bonba bat lehertzeko mehatxu egin zuen.

Telebistako pantailetan samina besterik agertzen ez zen egun horretan, gauza xume bezain garrantzitsua gertatu zen munduaren txoko urrun batean: Antartidan kokatutako IceCube izeneko behatokian, zientzialariek “ikusezina” zen partikula baten arrastoa “ikusi” ahal izan zuten: energia altuko neutrino bat. Film batean bezala, adituen artean mundu mailako alarma piztu zuten, eta izarretan burua duten “txoriburu” asko partikula horren jatorriari begira lerrotu zituzten euren tramankuluak.

1. irudia: 3.700 milioi argi urtera kokatuta dagoen galaxia batean du jatorria atzemandako neutrinoak. Irudian, neutrinoak eta gamma izpiak isurtzen dituen blazarraren irudikapen artistikoa. (Argazkia: IceCube/NASA)

Hego Poloan kokatuta dago IceCube neutrino behatokia, Amundsen-Scott estazioan, eta partikula horiek detektatzeko berariaz eraikitakoa da. Bertan egindako behaketari esker, astrofisikariek ondorioztatu dute neutrinoak blazarretan sortzen direla, hau da, zenbait galaxiaren erdiguneetan. Science aldizkarian argitaratu dituzte emaitzak, bi artikulutan.

Drexel unibertsitateko (AEB) ikertzaile Naoko Kurahashi Neilson-en esanetan, “jende askok susmatzen zuen blazarrek neutrinoak jaurtitzen dituztela, baina, orain arte, inork ez du prozesu hori ikusi”.

Hasieran esan bezala, ordea, iazko irailean prozesu hori “ikusi” ahal izan zuten. Neutrinoa topatu eta minutu batera zabaldutako alarmak erantzun ona izan zuen: mundu osoko astronomia behatokietan egindako lanari esker baieztatu ahal izan dute IC170922A izendatu duten gertaera horrek TXS 0506+056 blazarrean jatorria duela. Lurretik ikusita, Orion konstelazioan dago estruktura hori; zehazki, ehiztariaren ezkerreko “sorbaldan”. Lurretik 3.700 milioi argi urtera kokatuta dago.

Espektro elektromagnetiko osoan behaketak egin dira, baina, batez ere, gamma izpien isurien analisia izan da garrantzitsuena. Bereziki NASAren Fermi espazio teleskopioa eta La Palma uhartean dagoen MAGIC izeneko gamma izpien teleskopioa erabakigarriak izan dira iturria zehaztu ahal izateko.

Zaila zen kasualitatea izatea, baina, bazitekeen. Horregatik, ikertzaileek aurreko urteetan gordetako erregistroak arreta handiz aztertu dituzte, modu horretan jakin ahal izateko ea aurretik norabide horretatik etorritako beste neutrino isuririk ote zegoen. Ia hamarkada bat atzera egitea lortu dute, eta blazar horretatik bertatik beste neutrino jaurtiketa handiak izan zireneko ebidentzia haina bildu dutela ziurtatu dute. 2014ko eta 2015eko datuetara joanda, konturatu dira jatorri bereko dozena bat neutrino erregistratuta zeudela.

2. irudia: DOM izeneko sentsoreak daude izotzaren barruan, IceCube behatokiaren azpian, neutrinoak atzeman ahal izateko. (Argazkia: IceCube/NSF)

Neutrinoak partikula subatomikoak dira. Aspalditik ezagutzen dira, baina, orain arte, ez zegoen argi zein zen haien jatorri zehatza. Orain bederen, zientzialariek badakite blazarrak neutrinoen iturrietako bat direla. Are gehiago, aurkikuntzak beste arrasto garrantzitsua eman du: blazarretan ere egon litezke izpi kosmikoen jatorrietako bat.

Neutrinoek zuzen-zuzen bidaiatzen dute unibertsoan zehar, eta galaxiak, izarrak edo aurrean duten edozein gauza zeharkatzeko gai dira. Neutrinoek ez bezala, izpi kosmikoek karga elektrikoa dute, eta, beraz, eremu magnetikoek haien ibilbidea desbideratzen dute. Horregatik, Lurretik jasotzen diren izpi kosmikoak aztertzea ez da nahikoa jakiteko zein den horien jatorria. Behatokiak detektatzen dituen neutrino gehienak energia baxukoak dira, baina horiek atmosferan bertan izan ohi dute jatorria, izpi kosmikoek goi atmosferako partikulekin talka egiten dutenean. Baina zientzialariek badakite izpi kosmikoek gasarekin edo fotoiekin talka egitean sortzen direla energia altuko neutrinoak. Beraz, litekeena da orain aurkitu duten neutrino iturri hori izpi kosmikoen jatorri izatea ere.

Ohi bezala, partikula hauen existentzia zeharka ondorioztatu zen. Wolfgang Pauli fisikaria izan zen 1930ean neutrinoa aurrenekoz proposatu zuena. Nukleo batean beta motako desintegrazioa izaten denean, nukleotik ateratzen diren elektroien energia zinetikoa ez da nukleoan dagoen energiaren arabera espero daitekeenaren parekoa. Elektroi horiek, berriz, energia espektro zabala dute. Energien arteko alde hori azaltzeko, neutrinoaren existentzia proposatu zuen Paulik.

Oso masa txikiko eta energia neutroko partikula da neutrinoa. Materiarekin gutxitan elkarri eragiten dute. Ezaugarri horiek azaltzen duten zergatik den hain zaila partikula hori detektatzea. Hori 1956an lortu zen aurrenekoz, baina oraindik ere, gaur egun arras zaila da partikula horiek atzematea, eta tresna oso bereziak behar dira: tamaina handiko behatokiak, normalean likido asko duten biltegiak, eta inguruan erradiazio detektagailuak dituztenak. Halako azpiegitura handien bitartez, neutrinoek materiarekin talka egiten dutenean sortzen den erradiazio txikia neurtzen saiatzen dira zientzialariak. IceCube behatokiaren kasuan, izotz kilometro kubo baten eremuan dauden milaka detektagailu txiki baliatzen dira.

Orain aurkeztutakoa kanal anitzeko behaketak egiteko baliagarria izatea espero dute astrofisikariek. Modan jarri da, honezkero, astronomia multi-mezulariaren kontzeptua. “Argiaz aparte bestelako bideak erabiltzen dituen astronomia egiten hasiak gara, behaketa elektromagnetikoa -argia- eta bestelako neurketak bateratzen dituen astronomia multi-mezularia egiten, hain zuzen”, azaldu du Alabamako Unibertsitateko (AEB) Marcos Santander astrofisikariak. Funtsean, unibertsoari begiratzeko bide berria ireki dela nabarmendu dute ikertzaileek.

Astrofisikariek espero dute etorkizunean neutrinoak lagungarri izango direla unibertsoa sakonki aztertzeko. Orain arte, astronomia guztia fotoietan edo “argian” oinarritu da, baina pixkanaka egoera aldatzen ari da, eta unibertsora hurbiltzeko bide berriak zabaltzen ari dira. Iaz grabitazio uhinen lehen detekzioarekin gertatu zen modu beran, oraingo aurkikuntzak gure unibertsoaren pertzepzioa fintzen lagundu dezake. Munduko arazoek berdin jarraituko dute, baina, eskerrak, ezagutzaren abenturak zirrarara zabaltzen jarraitzen du.

Erreferentzia bibliografikoa:

The IceCube Collaboration, Fermi-LAT, MAGIC, AGILE, ASAS-SN, HAWC, H.E.S.S., INTEGRAL, Kanata, Kiso, Kapteyn, Liverpool Telescope, Subaru, Swift/NuSTAR, VERITAS, VLA/17B-403 teams, (2018). Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A. Science , 361(6398), eaat1378. DOI: 10.1126/science.aat1378

IceCube Collaboration, (2018). Neutrino emission from the direction of the blazar TXS 0506+056 prior to the IceCube-170922A alert. Science, 361(6398), pp. 147-151. DOI: 10.1126/science.aat2890

———————————————————————————-

Egileaz: Juanma Gallego (@juanmagallego) zientzia kazetaria da.

———————————————————————————-

Eman iritzia

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>