Nobelova cena za fyziku 2026: Od neutrin k černým dírám
Letošní Nobelova cena za fyziku putuje k vědci, který pomohl proměnit antarktický led v obří detektor částic přicházejících z hlubin vesmíru. Jeho objev otevřel novou éru astronomie. Na výzkum kosmických neutrin navazují také vědci Fyzikálního ústavu Slezské univerzity v Opavě, kteří ve spolupráci s mezinárodním týmem hledají jejich zdroje v okolí superhmotných černých děr. Jejich nejnovější práce navíc naznačují překvapivou možnost: gravitační čočkování může pomáhat vysvětlit, proč některá vzdálená kosmická neutrina vůbec dokážeme zachytit.
Tisková zpráva Fyzikálního ústavu v Opavě z 20. října 2026.
Nobelova cena za nový pohled na vesmír
Dne 6. října 2026 získal Nobelovu cenu za fyziku belgicko-americký fyzik Francis Halzen z Wisconsinské univerzity v Madisonu za zásadní přínos k vybudování neutrinové observatoře IceCube a objevu vysokoenergetických neutrin astrofyzikálního původu.
Observatoř IceCube se nachází na jižním pólu, kde využívá přibližně kubický kilometr antarktického ledu jako obří detektor elementárních částic. Více než pět tisíc citlivých optických senzorů, rozmístěných hluboko pod povrchem, zaznamenává slabé světelné záblesky vznikající při vzácných interakcích neutrin s hmotou.
Neutrina jsou mimořádně lehké, elektricky neutrální částice, které téměř nereagují s okolní hmotou. Každou sekundu procházejí naším tělem biliony neutrin, aniž bychom si toho všimli. Právě tato vlastnost jim umožňuje cestovat vesmírem na obrovské vzdálenosti a přinášet informace z prostředí, odkud se běžné elektromagnetické záření nemusí dostat.
IceCube v roce 2013 oznámila objev vysokoenergetických neutrin kosmického původu a otevřela tím zcela nové okno do vesmíru. Významnou otázkou však zůstává, kde přesně tyto částice vznikají a jaké fyzikální mechanismy jim dodávají tak obrovské energie.
Kosmické urychlovače v okolí černých děr
Mezi nejzajímavější kandidáty na zdroje vysokoenergetických neutrin patří aktivní galaktická jádra. V jejich centrech se nacházejí superhmotné černé díry, kolem nichž proudí žhavá hmota. Některé z těchto systémů vytvářejí mohutné výtrysky plazmatu, takzvané relativistické jety, v nichž se částice pohybují rychlostmi blízkými rychlosti světla.
Tyto výtrysky mohou fungovat jako přírodní urychlovače částic. Při interakcích vysoce energetických protonů s okolní hmotou nebo zářením mohou vznikat mimo jiné právě neutrina, která následně putují vesmírem až k Zemi.
IceCube již přinesla důležité důkazy spojující některá aktivní galaktická jádra s emisí neutrin. Určit jejich původ však není jednoduché. Samotná detekce neutrina totiž obvykle nestačí k jednoznačné identifikaci konkrétního zdroje ani mechanismu jeho vzniku.
A právě zde vstupuje do hry radioastronomie a také výzkum prováděný v Opavě.
Jak nahlédnout do vzdálených galaxií
Mezinárodní vědecký tým, na jehož práci se podílejí také astrofyzici Fyzikálního ústavu Slezské univerzity v Opavě, zkoumá aktivní galaktická jádra, která jsou potenciálními zdroji neutrin zaznamenaných observatoří IceCube.
Vědci využívají metodu radiointerferometrie s velmi dlouhou základnou, označovanou zkratkou VLBI (Very Long Baseline Interferometry). Ta propojuje radioteleskopy vzdálené tisíce kilometrů, které společně fungují jako jediný mimořádně výkonný přístroj.
Díky tomu lze dosáhnout úhlového rozlišení řádově tisícin úhlové vteřiny a sledovat jemné struktury vzdálených galaxií, které jsou pro běžné dalekohledy nerozlišitelné.
Vědci tak mohou studovat vnitřní části relativistických výtrysků, sledovat pohyb jejich jednotlivých složek a hledat oblasti, v nichž mohou vznikat vysokoenergetické částice a neutrina.
Překvapivá stopa: Gravitační čočkování
Při analýze několika kandidátních zdrojů kosmických neutrin vědci narazili na neobvyklé chování jejich relativistických výtrysků. Namísto očekávaných přibližně přímých struktur pozorovali výrazné zakřivení, neobvyklé změny směru a v některých případech dokonce útvary připomínající oblouky či prstence.
Jedním z možných vysvětlení je gravitační čočkování, jev předpovězený Einsteinovou obecnou teorií relativity.
Gravitace hmotného objektu zakřivuje okolní prostoročas, a tím mění dráhy světelných paprsků procházejících v jeho blízkosti. Pokud se mezi vzdálenou galaxií a Zemí nachází dostatečně hmotný objekt, může fungovat jako přírodní gravitační čočka: deformovat obraz vzdáleného zdroje, vytvářet jeho násobné obrazy a zesilovat pozorované záření.
V případě zkoumaných aktivních galaktických jader může být takovou čočkou například kompaktní galaxie nebo izolovaná, přímo nepozorovatelná černá díra.
Výzkum publikovaný v roce 2024 například odhalil neobvyklé zakřivení výtrysku v objektu PKS 1717+177, jehož vývoj bylo možné sledovat více než dvě desetiletí. Jedním z navržených vysvětlení je právě gravitační čočkování.
Další studie publikovaná v roce 2026 se zaměřila na aktivní galaktické jádro PKS 0735+178, z jehož směru byla v prosinci 2021 hlášena neutrinová aktivita několika nezávislými detektory. Detailní rozbor rádiových pozorování odhalil složité prstencové a obloukové struktury. Vědci ukázali, že jejich vznik lze vysvětlit modelem gravitační čočky o hmotnosti několika milionů Sluncí v kombinaci se změnami orientace výtrysku.
Podobné možné projevy gravitačního čočkování byly nalezeny také v další studii zdroje PKS 2233−148. Přestože existují i alternativní fyzikální vysvětlení, výsledky ukazují, že gravitační čočkování může hrát při pozorování těchto vzdálených objektů významnější roli, než se dosud předpokládalo.
Může gravitace zesilovat i neutrina?
Nejzajímavější důsledek tohoto výzkumu se však netýká pouze rádiového záření.
Podle Einsteinovy teorie gravitace zakřivuje také dráhy neutrin. Ta se při extrémně vysokých energiích pohybují rychlostí téměř rovnou rychlosti světla, a mohou proto podléhat prakticky stejnému gravitačnímu čočkování jako fotony.
Pokud se tedy mezi zdrojem vysokoenergetických neutrin a Zemí nachází vhodně umístěná gravitační čočka, může zvýšit tok neutrin přicházejících k pozorovateli.
Gravitační čočka přitom žádná nová neutrina nevytváří. Pouze mění jejich dráhy a může soustředit větší množství již existujících částic směrem k Zemi. Tím se zvyšuje pravděpodobnost, že některé z nich zachytí observatoř IceCube.
Tato hypotéza by mohla pomoci vysvětlit jednu z důležitých otázek současné neutrinové astronomie: Proč detekujeme vysokoenergetická neutrina pouze z některých aktivních galaktických jader, zatímco z mnoha jiných, zdánlivě podobných objektů nikoliv?
Opava jako součást mezinárodního výzkumu
Na těchto studiích se za Fyzikální ústav Slezské univerzity v Opavě podílejí Radim Pánis, Zdeněk Stuchlík a Arman Tursunov, a to ve spolupráci s kolegy z německých a dalších zahraničních výzkumných institucí, včetně vědců zapojených do kolaborace IceCube.
Opavský tým se zaměřuje především na analýzu gravitačního čočkování, teoretické modelování čočkových systémů a pokročilé metody nelineární analýzy astronomických dat. Významnou roli přitom hrají vlastní výpočetní postupy a programy vyvinuté na Fyzikálním ústavu.
Výsledky společného výzkumu byly publikovány v prestižních mezinárodních časopisech Monthly Notices of the Royal Astronomical Society a Astronomy & Astrophysics. Další navazující práce jsou ve fázi přípravy nebo odborného posuzování.
Letošní Nobelova cena připomíná, jak zásadně mohou nové metody pozorování změnit naše chápání vesmíru. IceCube umožnila astronomům zachytit částice, které přinášejí informace z nejenergetičtějších procesů v kosmu. Výzkum v Opavě pomáhá hledat odpovědi na otázku, odkud tyto částice přicházejí a jakou roli při jejich pozorování hraje gravitace.
Možná právě spojení neutrinové astronomie, radioastronomie a Einsteinovy teorie relativity přinese další významný krok k pochopení vesmírných urychlovačů částic.
Kontakty a další informace:
RNDr. Arman Tursunov, Ph.D.
Fyzikální ústav, Výzkumné centrum teoretické fyziky a astrofyziky
Email: arman.tursunov@physics.slu.cz
Telefon: +420 553 684 301
RNDr. Radim Pánis, Ph.D.
Fyzikální ústav, Výzkumné centrum teoretické fyziky a astrofyziky
Email: radim.panis@physics.slu.cz
prof. RNDr. Zdeněk Stuchlík, CSc.
Fyzikální ústav, Výzkumné centrum teoretické fyziky a astrofyziky
Email: zdenek.stuchlik@physics.slu.cz
Telefon: +420 553 684 284