Η ανάλυση νετρίνων IceCube συνδέει πιθανή γαλαξιακή πηγή κοσμικών ακτίνων

Δεδομένου ότι ο Γάλλος φυσικός Pierre Auger πρότεινε το 1939 ποιος – ποιος κοσμικές ακτίνες Πρέπει να φέρουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας και οι επιστήμονες έχουν προβληματιστεί σχετικά με το τι θα μπορούσε να παράγει αυτά τα ισχυρά σμήνη πρωτονίων και νετρονίων που πέφτουν βροχή στην ατμόσφαιρα της Γης. Ένας πιθανός τρόπος εντοπισμού τέτοιων πηγών είναι να αναιρεθούν τα μονοπάτια που ακολουθούν τα υψηλής ενέργειας κοσμικά νετρίνα στο δρόμο τους προς τη Γη, καθώς προέρχονται από κοσμικές ακτίνες που συγκρούονται με ύλη ή ακτινοβολία, με αποτέλεσμα σωματίδια που στη συνέχεια διασπώνται σε νετρίνα και ακτίνες γάμμα.

Επιστήμονες με παγάκι Το Παρατηρητήριο Νετρίνων της Ανταρκτικής έχει αναλύσει τώρα αυτές τις ανακαλύψεις νετρίνων αξίας μιας δεκαετίας και βρήκε στοιχεία ότι ένας ενεργός γαλαξίας που ονομάζεται Μεσιέ 77 (επίσης γνωστός ως Squid Galaxy) είναι ένας ισχυρός υποψήφιος για έναν μόνο εκπομπό νετρίνων υψηλής ενέργειας, σύμφωνα με μια νέο χαρτί Δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science. Φέρνει τους αστροφυσικούς ένα βήμα πιο κοντά στην επίλυση του μυστηρίου της προέλευσης των κοσμικών ακτίνων υψηλής ενέργειας.

«Αυτή η παρατήρηση αντιπροσωπεύει την αυγή της ικανότητας να κάνουμε πραγματικά αστρονομία νετρίνων», δήλωσε η Janet Conrad, μέλος του IceCube από το MIT. APS Φυσική. “Αγωνιστήκαμε για πολύ καιρό για να δούμε πιθανές πηγές κοσμικών νετρίνων πολύ υψηλού ενδιαφέροντος και τώρα είδαμε μία. Σπάσαμε ένα φράγμα.”

ως τέτοια Ενημερώστε μας νωρίτεραΚαι το νετρίνα Ταξιδέψτε κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Το ποίημα του John Updike το 1959, “Κοσμική γαλ“επαινεί τα δύο πιο καθοριστικά χαρακτηριστικά των νετρίνων: Δεν έχουν φορτίο και για δεκαετίες, οι φυσικοί νόμιζαν ότι δεν είχαν μάζα (στην πραγματικότητα έχουν πολύ μικρή μάζα). Τα νετρίνα είναι τα πιο άφθονα υποατομικά σωματίδια στο σύμπαν, αλλά σπάνια αλληλεπιδρούν με οποιοδήποτε είδος υλικού. Βομβαρδιζόμαστε συνεχώς κάθε δευτερόλεπτο από εκατομμύρια από αυτά τα μικροσκοπικά σωματίδια, αλλά περνούν ακριβώς από μέσα μας χωρίς να τα προσέξουμε. Γι’ αυτό ο Isaac Asimov τα ονόμασε “σωματίδια φάντασμα”.

Αυτός ο χαμηλός ρυθμός αντίδρασης δημιουργεί νετρίνα Είναι πολύ δύσκολο να εντοπιστεί, αλλά επειδή είναι τόσο ελαφρύ, μπορεί να διαφύγει ανεμπόδιστα (και επομένως σε μεγάλο βαθμό αναλλοίωτο) συγκρουόμενος με άλλα σωματίδια ύλης. Αυτό σημαίνει ότι θα μπορούσαν να παρέχουν πολύτιμες ενδείξεις στους αστρονόμους σχετικά με τα απομακρυσμένα συστήματα, ενισχύονται από όσα μπορούν να μάθουν τα τηλεσκόπια σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, καθώς και τα βαρυτικά κύματα. Μαζί, αυτές οι διάφορες πηγές πληροφοριών ονομάστηκαν αστρονομία “Πολλαπλοί Αγγελιαφόροι”.

Οι περισσότεροι κυνηγοί νετρίνων θάβουν τα πειράματά τους βαθιά στη γη και είναι καλύτερο να ακυρώσετε τις δυνατές παρεμβολές από άλλες πηγές. Στην περίπτωση του IceCube, η συνεργασία περιλαμβάνει συστοιχίες οπτικών αισθητήρων μεγέθους μπάσκετ που είναι θαμμένοι βαθιά στον πάγο της Ανταρκτικής. Σε εκείνες τις σπάνιες περιπτώσεις που ένα παροδικό νετρίνο αλληλεπιδρά με τον πυρήνα ενός ατόμου στον πάγο, η σύγκρουση παράγει φορτισμένα σωματίδια που εκπέμπουν υπεριώδες φως και μπλε φωτόνια. Αυτά καταγράφονται από αισθητήρες.

Έτσι, το IceCube είναι σε καλή θέση για να βοηθήσει τους επιστήμονες να προωθήσουν τις γνώσεις τους για την προέλευση των κοσμικών ακτίνων υψηλής ενέργειας. Όπως η Natalie Wolcoffer πειστικά Εξηγείται στο Quanta Το 2021:

Μια κοσμική ακτίνα είναι απλώς ένας ατομικός πυρήνας – ένα πρωτόνιο ή μια ομάδα πρωτονίων και νετρονίων. Ωστόσο, οι σπάνιες κοσμικές ακτίνες γνωστές ως «υπερενεργειακές κοσμικές ακτίνες» έχουν εξίσου τόση ενέργεια με τις επαγγελματικές μπάλες του τένις. Είναι εκατομμύρια φορές πιο ενεργητικά από τα πρωτόνια που περιφέρονται γύρω από την κυκλική σήραγγα του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων στην Ευρώπη με 99,9999991% της ταχύτητας του φωτός. Στην πραγματικότητα, η πιο ενεργητική κοσμική ακτίνα που ανακαλύφθηκε ποτέ, με το όνομα “Ωχ Θεέ μου σωματίδιο”, χτύπησε τον ουρανό το 1991 με 99,999999999999999999999951 τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός, δίνοντάς της την ενέργεια μιας μπάλας μπόουλινγκ που έπεσε από το ύψος των ώμων μέχρι τα δάχτυλα των ποδιών. ύψος..

Αλλά από πού προέρχονται τόσο ισχυρές κοσμικές ακτίνες; Μία από τις δυνατές πιθανότητες Ενεργοί Γαλαξικοί Πυρήνες (AGNs), που βρέθηκαν στη μέση ορισμένων γαλαξιών. Η ενέργειά του προέρχεται από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο κέντρο του γαλαξία ή/και από την περιστροφή της μαύρης τρύπας.