(IceCube/NSF) Končno so znanstveniki našli vir za visokoenergijsko vesolje nevtrino prihaja izven naše galaksije.
Tako imenovani skrivnostni 'delec duhov', ki so ga zaznali 22. septembra 2017, je prepotoval 4 milijarde svetlobnih let, da bi dosegel nas, izvira pa iz izjemno energičnega objekta, imenovanega blazar.
To je osupljivo odkritje, ki ne samo potrjuje, da so blazarji vir visoke energije nevtrini , ampak vzpostavlja tudi novo študijsko področje: astrofiziko nevtrinov z več sporočili – uporabo različnih vrst detektorjev, združenih za preučevanje istega pojava.
Ta ista tehnika je bila uporabljena v neverjetni raziskavi, kipotrjeno in fotografirano trčenje nevtronskih zvezd.
Visokoenergijski zunajgalaktični nevtrini so bili mučna uganka že od njihovega nastanka prvo odkritje leta 2012 , doseženo s specializiranim detektorjem nevtrinov Ledena kocka na južnem tečaju, pri čemer je izkoristil antarktični led.
Subatomski delci so nenavadni, vendar niso veliko bolj čudni od nevtrini .
Njihova masa je skoraj enaka nič, potujejo s hitrostjo, ki je blizu svetlobne, in v resnici ne delujejo z običajno snovjo; za nevtrino bi bilo vesolje vse prej kot breztelesno.
Milijarde nevtrinov trenutno prehajajo skozi vas. Zato se jih je prijel vzdevek 'delec duhov'.
Vendar to ne pomeni, da ne morejo komunicirati s snovjo in na to se zanaša IceCube. Vsake toliko časa lahko nevtrino sodeluje z ledom in ustvari blisk svetlobe.
IceCubeovi detektorji tunelirajo v antarktični led, kjer je v temi mogoče zaznati fotone iz teh trkov.
Do zdaj je IceCube zaznal več nevtrinov, ki resnično izstopajo. So veliko bolj energični od običajnih zaznav, kar kaže, da so morali preteči zelo veliko razdaljo.
Znanstveniki so odkrili nevtrine iz supernove iz leta 1987 v galaktičnem haloju Rimske ceste (sn1987a) z energijo do 36 megaelektronvoltov . Energija nevtrinov iz leta 2012 je presegla en petaelektronvolt – čez 100-milijonkrat bolj energičen .
Vizualizacija zaznavanja nevtrinov s podzemnimi senzorji IceCube. (Sodelovanje IceCube)
Energija septembrskega nevtrina je bila nekoliko nižja od te, 300 teraelektronvoltov, vendar to še vedno močno presega vse iz bližine. In ker preostali del vesolja v resnici ne obstaja za nevtrine, to pomeni, da vedno potujejo v ravni črti.
Tako je skupina več sto znanstvenikov po vsem svetu ugotovila, od kod prihaja ta mali subatomski delec.
Izsledili so ga do blazarja, oddaljenega 4 milijarde svetlobnih let, imenovanega TXS 0506+056, tik ob ramenu Oriona – ugotovitev, ki pomeni povezanovisokoenergijski kozmični žarkiki so večinoma sestavljeni iz protonov in atomskih jeder, prav tako prihajajo iz istega mesta.
Blazar je vrsta kvazarja, galaksije z aktivnim supermasivom Črna luknja v svojem jedru, ki med hranjenjem oddaja ogromno energije.
Toda blazar je prav tako nagnjen tako, da je ravnina galaktične ravnine obrnjena proti nam, in eden od curkov, ki tečejo iz polarnih območij črne luknje, je usmerjen točno v našo smer.
Na nebu je znanih več tisoč teh visoko energijskih objektov; vendar so bili precej nizko na seznamu kot možni viri visokoenergijskih nevtrinov.
'Zanimivo je, da obstaja splošno soglasje v skupnosti astrofizikov, da blazarji verjetno niso viri kozmičnih žarkov, in tukaj smo,' je dejal fizik Univerze Wisconsin-Madison Francis Halzen , vodilni znanstvenik za observatorij za nevtrine IceCube.
Ko je bilo leta 2017 izvedeno odkrivanje v realnem času, so bili znanstveniki v stanju visoke pripravljenosti. Takoj so začeli brskati po podatkih IceCube in našli izbruh več kot ducata nevtrinov od konca leta 2014 do začetka leta 2015 z istega mesta.
Ugotovitev so podprla opazovanja dveh teleskopov gama žarkov – Nasinega vesoljskega teleskopa gama žarkov Fermi v orbiti in teleskopov Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes (MAGIC) na Kanarskih otokih.
Zaznali so izbruh visokoenergijske aktivnosti žarkov gama, ki izvira iz TXS 0506+056.
Opažanja so bila podana tudi v radijski spekter , in sedem optičnih observatorijev je bilo usposobljenih na blazarju za opazovanje plamena dejavnosti.
Vse to ogromno delo prispeva k indikaciji, da je ta blazar zdaj prvi znani pospeševalnik nevtrinov in kozmičnih žarkov z najvišjo energijo.
'Vsi kosi se ujemajo,' je dejal fizik UW-Madison Albrecht Karle .
'Izbruh nevtrinov v naših arhivskih podatkih je postal neodvisna potrditev. Skupaj z opazovanji iz drugih observatorijev je to prepričljiv dokaz, da je ta blazar vir izjemno energičnih nevtrinov in s tem visokoenergijskih kozmičnih žarkov.'
Ugotovitve so bile objavljene v dveh člankih v znanost, tukaj in tukaj .