Jak zajrzeć do wnętrza Słońca? Pierwszy kosmiczny detektor neutrin już na orbicie
Neutrina to najliczniejsze cząstki we wszechświecie, ale niezwykle trudne do złapania. Właśnie wystartowała misja, która może pozwolić naukowcom zajrzeć w głąb gwiazdy – bez wysyłania tam sondy.
Co sekundę przez twoje ciało przelatują biliony cząstek, których nie czujesz, nie widzisz i nie możesz zatrzymać. Neutrina – niemal bezmasowe, pozbawione ładunku elektrycznego – są najliczniejszymi cząstkami we wszechświecie. I właśnie dlatego tak trudno je badać. Ale to się zmienia. Na orbicie okołoziemskiej pracuje już pierwszy kosmiczny detektor neutrin, który ma szansę otworzyć okno do wnętrza Słońca.
Neutrina – duchy, które przenikają wszystko
→ Czytaj też: Trzecia najjaśniejsza supernowa w historii. Co mówi nam o młodości Wszechświata?
Neutrina powstają w naturalnych procesach rozpadu jądrowego, w reaktorach atomowych, a przede wszystkim w reakcjach termojądrowych wewnątrz gwiazd. Są tak słabo oddziałujące z materią, że do ich detekcji na Ziemi potrzeba gigantycznych urządzeń ukrytych głęboko pod ziemią. Największy z nich, chiński Jiangmen Underground Neutrino Observatory, leży 700 metrów pod powierzchnią. IceCube Neutrino Observatory na Antarktydzie jest zakopany w lodzie na głębokości nawet 2,5 kilometra. Dlaczego tak głęboko? Aby odfiltrować inne cząstki, które mogłyby fałszować pomiary.
„Jak umieścić mikroskop w jądrze Słońca”
→ Czytaj też: Skąd się biorą neutrina wysokich energii? Zagadka, która wciąż czeka na rozwiązanie
Pomysł Nickolasa Solomeya, profesora fizyki i matematyki na Wichita State University, jest zaskakująco prosty: zamiast budować coraz większe detektory na Ziemi, wyślijmy mały detektor bliżej Słońca. „Neutrina na Ziemi są dość rzadkie, więc do ich detekcji potrzebujemy bardzo dużych detektorów” – tłumaczy Solomey. „Ale bliżej Słońca liczba neutrin jest tysiąc i więcej razy większa niż tutaj. To znaczy, że jednokilogramowy detektor umieszczony na statku kosmicznym bliżej Słońca będzie działał jak tysiąckilogramowy detektor na Ziemi”.
„To jak umieszczenie mikroskopu w jądrze Słońca” – mówi Solomey.
SNAPPY – mały satelita, wielkie możliwości
Misja o nazwie SNAPPY (Solar Neutrino Astro-Particle PhYsic) wystartowała 3 maja 2026 roku na pokładzie rakiety SpaceX w ramach misji CAS500-2. Detektor to kostka typu 3U CubeSat – ma zaledwie 30 centymetrów długości i 10 centymetrów szerokości. Na jego pokładzie znajduje się kryształ z galu i wolframu, który jest znacznie czulszy na oddziaływania neutrin niż powszechnie używany argon. Satelita krąży na wysokości 500 kilometrów i będzie zbierał dane przez około dwa lata.
Celem misji jest przede wszystkim walidacja technologii – sprawdzenie, czy detekcja neutrin w kosmosie w ogóle działa. Jeśli eksperyment się powiedzie, Solomey liczy, że NASA zdecyduje się umieścić podobny detektor na przyszłej misji w kierunku Słońca. „Moglibyśmy przeprowadzić ogromną liczbę detekcji neutrin słonecznych, ale także zwiększyć rozdzielczość położenia, aby uzyskać obraz powłok fuzyjnych wokół jądra Słońca” – wyjaśnia fizyk.
Co kryje się w jądrze gwiazdy?
Neutrina mają jedną niezwykłą właściwość: opuszczają jądro Słońca w ciągu kilku sekund od powstania. Tymczasem fizyczna materia potrzebuje około 100 tysięcy lat, aby wydostać się z głębi 700 tysięcy kilometrów na powierzchnię. Dlatego neutrina niosą ze sobą informację o procesach zachodzących w samym sercu gwiazdy – w miejscu, do którego żadna sonda nigdy nie dotrze. „Różne typy procesów fuzyjnych zachodzą w różnych warstwach oddalonych od jądra Słońca. Moglibyśmy badać strukturę słonecznego jądra fuzyjnego, patrząc na różne rodzaje neutrin” – dodaje Solomey.
Dzięki wyjątkowej czułości detektora galowego naukowcy mają nadzieję złapać także te mniej energetyczne neutrina, które umykają naziemnym obserwatoriom. To może dostarczyć zupełnie nowych danych o mechanizmach podtrzymujących życie naszej gwiazdy.
Krok w stronę nowej astronomii
Jeśli SNAPPY potwierdzi, że kosmiczna detekcja neutrin jest możliwa, otworzy to drogę do całkowicie nowej gałęzi astronomii – obserwacji wszechświata za pomocą neutrin. Zamiast budować podziemne baseny wypełnione wodą lub lodem, wystarczy wysłać w przestrzeń niewielki kryształ. To może zrewolucjonizować nie tylko badania Słońca, ale także detekcję neutrin z odległych supernowych czy aktywnych jąder galaktyk. Póki co mały satelita krąży nad naszymi głowami i zbiera dane, które być może już wkrótce pozwolą nam spojrzeć w samo serce gwiazdy.
