După operaționarea telescopului spațial James Webb, capacitatea acestuia de a observa în infraroșu a deschis o fereastră către Universul timpuriu, dezvăluind o populație complexă de obiecte mici, cu nuanțe roșiatice, din perioada dintre nașterea Universului și primele galaxii. Observațiile sugerează că unele dintre aceste obiecte ar putea fi denumite „Puncte Roșii Mici”, adăpostind nuclei supermassive timpurii și, ca rezultat, quasaruri timpurii.

Conform datelor, aceste găuri negre timpurii sunt înconjurate de un înveliș dens de gaz, rezultat din colapsuri masive, iar condițiile din acel mediu ar putea facilita formarea a ceea ce s-ar numi găuri negre prin direct-collapse. Un grup internațional de cercetători studiază această situație și susține că mediul respectiv ar fi propice producerii de neutrini de înaltă energie. Dacă ipoteza este corectă, acești neutrini ar putea să ajungă la noi după aproximativ 13 miliarde de ani de călătorie prin cosmos.

Studiul a fost condus de Riku Kuze, cercetător la Centrul pentru Fizică Gravitațională și Informație Cuantică din cadrul Universității Kyoto, YITP, iar echipa internațională a inclus colaboratori din Centrul Multimessenger Astrofizică al Universității Penn State, Tohoku University Frontiers Research Institute și Kavli Institute din Beijing.

Rolul Punctelor Roșii Mici în Galaxiile Timpurii

Neutrinii sunt particule elementare electroneutre, produși atunci când particule cu energie înaltă, cum ar fi protoneii, intră în coliziune cu fotonii sau cu materia din mediul lor. Acești neutrini pot scăpa în spațiul cosmic doar dacă înconjurătorul este învelit de un gaz atât de gros încât să blocheze alte emisii, similar cu mediile despre care se crede că înconjoară SMBH-urile timpurii.

În același timp, sursele care emit neutrini pot genera adesea raze gamma, deși nu întotdeauna; dacă fluxul gamma este slab, acesta poate rămâne greu de detectat. Aceasta sugerează că sursa fondului neutrino poate fi un obiect ascuns, din care gamma-urile nu pot scăpa cu ușurintă. Cercetătorii au propus că Punctele Roșii Mici ar putea reprezenta indicii ale acestei surse, având în vedere numărul lor și luminozitatea lor.

Dintre sursele ascunse, se află obiecte în care jeturile generate de găurile negre rămân învăluite în gaz dens; astfel formarea neutrino-lor poate fi eficientă, în timp ce radiația gamma este suprimată.

Metodologia de cercetare și rezultatele numerice

Pentru a testa această ipoteză, cercetătorii au folosit luminozitatea și numărul Punctelor Roșii Mici pentru a estima contribuția acestora la fondul total de neutrini observat pe cer. Ulterior, au efectuat calcule numerice pentru a construi spectrul neutrino emis de procesul LRD, luând în calcul accelerarea particulelor, producția de particule secundare și procesele de răcire. Rezultatele sugerează că, dacă accelerarea poate avea loc și în medii ascunse, neutrini de înaltă energie ar putea fi produși, în timp ce emisia gamma ar fi suprimată.

În sinteză, Punctele Roșii Mici ar putea contribui la o parte a fluxului de neutrini de înaltă energie care ajunge pe Pământ și ar putea implica aceste obiecte în fondul neutrino observat. Cercetătorii vor să detalieze în etapele viitoare relațiile dintre această populație și să determine raportul între diferitele tipuri de neutrino pentru a înțelege când și cum jeturile s-au ascuns în masa de gaz.

În comunicatul de presă al universității Kyoto se subliniază că în jurul găurilor negre centrale se așteaptă un flux intens de fotoni și gaz, ceea ce poate facilita accelerări semnificative și, ca urmare, Punctele Roșii Mici ar putea contribui la fluxul de neutrini. Deși observarea individuală a acestor obiecte este dificilă, studiul arată că această populație poate fi parțial responsabilă pentru neutrino fluxul în registrele de energie înaltă.

A jövő feladatai și impactul posibil

Deși observarea directă a Punctelor Roșii Mici la nivel individual este dificilă, mesajul-cheie este că aceste galaxii pot exista în număr mare și pot contribui la nașterea neutrini de înaltă energie.

Pașii viitori vor implica determinarea precisă a raportului dintre tipuri de neutrino și identificarea momentelor în care jeturile s-ar fi ascuns în masa de gaz, pentru a clarifica mecanismele implicate.

Cercetătorii consideră că munca viitoare va detalia acest fenomen și modul în care se integrează în imaginea completă a fondului cosmic de neutrino. În acest mod, vom înțelege mai bine ce rol pot juca obiectele din centrul acestor galaxii timpurii în modelele fluxului energetic cosmic.