James Webb odhalil malé červené galaxie, které mohou být zdrojem záhadných vesmírných neutrin

Vesmírný teleskop Jamese Webba objevil ve vzdáleném vesmíru s vysokým rudým posuvem hojnost malých červených galaxií, známých jako „Little Red Dots“. Astronomové se domnívají, že alespoň některé z těchto galaxií mohou hostit rostoucí supermasivní černé díry ve svých centrech.

Vesmírný teleskop Jamese Webba objevil ve vzdáleném vesmíru s vysokým rudým posuvem hojnost malých červených galaxií, známých jako „Little Red Dots“. Astronomové se domnívají, že alespoň některé z těchto galaxií mohou hostit rostoucí supermasivní černé díry ve svých centrech. Tyto černé díry jsou pravděpodobně obklopeny hustými plynnými obálkami, což vytváří prostředí vhodné pro produkci vysokoenergetických neutrin.

Neutrina jsou elektricky neutrální elementární částice s téměř nulovou hmotností. Vysokoenergetická neutrina z celého vesmíru byla detekována na Zemi, ale původ celooblohové radiace vysokoenergetických neutrin zůstával záhadou. Produkce neutrin zahrnuje srážky vysokoenergetických částic, jako jsou protony, s okolními fotony nebo hmotou. Vzniklá neutrina mohou uniknout i z hustého plynu, zatímco gama záření, které se obvykle produkuje spolu s neutriny, by bylo plynem absorbováno. Pokud by všechny zdroje neutrin produkovaly i gama záření, překročilo by to pozorované úrovně gama záření v pozadí.

Tým vědců z Kjótské univerzity proto předpokládal, že slibnými kandidáty na zdroje těchto neutrin musí být „skryté objekty“, z nichž gama záření nemůže snadno unikat. Právě určité rysy malých červených galaxií je vedly k podezření, že by mohly být takovými skrytými zdroji neutrin. Většina těchto galaxií totiž vykazuje jen malé emise spojené s výtrysky nebo odtoky, jako je rádiové nebo rentgenové záření. Vědci tak předpokládali scénář, ve kterém jsou výtrysky pohřbeny v hustých plynných obálkách.

„Ve scénáři, který jsme zvažovali, se očekává, že kolem centrální černé díry v malé červené galaxii existují hojné fotony a hustý plyn, což může umožnit efektivní srážky,“ uvedl první autor studie Riku Kuze. Vědci použili typickou svítivost a hustotu počtu galaxií k analytickému odhadu, do jaké míry by malé červené galaxie mohly přispívat k celooblohovému pozadí vysokoenergetických neutrin. Provedli také komplexní numerické výpočty, které odhadovaly urychlování částic, sekundární částice z nich vznikající a jejich chladicí procesy, aby vyhodnotili spektrum neutrin očekávané z těchto galaxií.

Výsledky týmu ukázaly, že pokud dochází k urychlování částic v prostředích pohřbených černých děr v malých červených galaxiích, mohly by produkovat vysokoenergetická neutrina a zároveň potlačovat gama záření. V takovém případě by mohly přispívat k části vysokoenergetického neutrinového pozadí pozorovaného na Zemi. „Ačkoli je obtížné pozorovat jednotlivé objekty přímo, věříme, že tato studie je významná, protože jako první ukazuje, že vzhledem k jejich hojnosti by tyto malé červené galaxie mohly vysvětlovat část pozorovaných vysokoenergetických neutrin,“ dodal Kuze. Další výzvou je odhadnout poměr různých typů neutrin – takzvaných „příchutí“ neutrin – a prozkoumat podmínky, za nichž se výtrysky staly pohřbenými v obálkách.