Menininko iliustracija tokioje blazaroje, kaip neseniai paaiškėjo, kad pagreitina neutrinus ir kosminius spindulius milžinišku greičiu. Supermasyvi juodoji skylė kaupimosi disko centre siunčia siaurą didelės energijos energijos srautą į kosmosą, statmeną diskui.
(Vaizdas: © DESY, mokslo komunikacijos laboratorija)
Astronomai pirmą kartą atsekė aukštos energijos neutriną prie jo kosminio šaltinio, išspręsdami šimtmečio paslaptį.
Neutrinai yra beveik be masės subatominės dalelės, kurios neturi elektros krūvio ir todėl retai sąveikauja su aplinka. Iš tikrųjų trilijonai šių „vaiduoklių dalelių“ kiekvieną sekundę teka pro jūsų kūną nepastebimai ir netrukdomai.
Dauguma šių neutrinų yra iš saulės. Bet nedidelis procentas, kuris gali pasigirti ypač didele energija, iš labai gilios erdvės sušuko į mūsų miškų kaklą. Įgimtas neutrinų elipsiškumas iki šiol neleido astronomams nuslėpti tokių kosminių klajūnų kilmės. [Neutrino radimas jo šaltinyje: atradimas nuotraukose]
„IceCube Neutrino“ observatorijos stebėjimai pietų ašigalyje ir daugybė kitų instrumentų tyrinėtojams leido atsekti vieną kosminį neutriną iki tolimojo blazaro - didžiulės elipsės formos galaktikos, kurios centre greitai sukasi supermasyvi juodoji skylė.
Ir dar yra daugiau. Kosminiai neutrinai eina koja kojon su kosminiais spinduliais, labai energetiškai įkrautomis dalelėmis, kurios nenutrūkstamai patenka į mūsų planetą. Naujųjų radinių peizažai taip pat yra greitesni bent keleto greičiausiai judančių kosminių spindulių spartintuvai.
Astronomai tuo stebėjosi nuo tada, kai kosminiai spinduliai buvo aptikti dar 1921 m.. Bet juos sutrukdė dalelių įkrauta prigimtis, kuri diktuoja, kad kosminiai spinduliai yra priversti taip trauktis, o įvairūs objektai - artėjant erdvei. Pagaliau pasisekė pasinaudojant tiesiogine kelionių pakeleivio vaiduoklio dalele.
„Mes jau daugiau nei šimtmetį ieškojome kosminių spindulių šaltinių ir pagaliau radome“, - „Space“ pasakojo Francisas Halzenas, vadovaujantis „IceCube Neutrino“ observatorijos mokslininkas ir Viskonsino-Madisono universiteto fizikos profesorius. com. [Juokinga fizika: pačios mažiausios dalelės gamtoje]
Komandos pastangos
„IceCube“, kurią valdo JAV nacionalinis mokslo fondas (NSF), yra atsidavęs neutrinų medžiotojas. Objektą sudaro 86 kabeliai, nutiesti gręžiniuose, kurie tęsiasi maždaug 1,5 mylios (2,5 km) į Antarktidos ledą. Kiekvienas kabelis savo ruožtu turi 60 krepšinio dydžio „skaitmeninių optinių modulių“, kurie yra aprūpinti jautriais šviesos detektoriais.
Šie detektoriai yra skirti pasiimti būdingą mėlyną šviesą, skleidžiamą po to, kai neutrinas sąveikauja su atominiu branduoliu. (Šią šviesą išskiria antrinė dalelė, kurią sukuria sąveika. Ir tuo atveju, jei jums kilo klausimas: visa tai, kas uždengia ledus, neleidžia dalelėms, išskyrus neutrinus, patekti į detektorius ir purvina duomenis.) Tai yra reti įvykiai; „IceCube“ pastebi vos porą šimtų neutrinų per metus, teigė Halzenas.
Objektas jau daug prisidėjo prie astronomijos. Pavyzdžiui, 2013 m. „IceCube“ padarė pirmą kartą patvirtintą neutrinų aptikimą iš Pieno kelio galaktikos ribų. Tyrėjai tuo metu nesugebėjo išsiaiškinti, koks šaltinis yra šios didelės energijos turinčios vaiduoklių dalelės.
Tačiau 2017 m. Rugsėjo 22 d. „IceCube“ pasirinko dar vieną kosminį neutriną. Jis buvo nepaprastai energingas, įpakavęs apie 300 teraelektrono voltų - beveik 50 kartų daugiau nei protonų, važiuojančių per galingiausią Žemės dalelių greitintuvą - Didįjį hadronų kolliderį, energija.
Per 1 minutę nuo aptikimo, įrenginys išsiuntė automatinį pranešimą, įspėdamas kitus astronomus apie radimą ir perduodamas koordinates dangaus pleistre, kuriame, atrodo, yra dalelių šaltinis.
Bendruomenė atsakė: Beveik 20 teleskopų, esančių ant žemės ir kosmose, sklindančių per elektromagnetinį spektrą, nuo mažos energijos radijo bangų iki didelės energijos gama spindulių. Kombinuoti stebėjimai atsekė neutrino kilmę iki jau žinomo blazaro, pavadinto TXS 0506 + 056, nutolusiu maždaug už 4 milijardus šviesmečių nuo Žemės.
Pavyzdžiui, paskesni stebėjimai, atlikti keliais skirtingais prietaisais, įskaitant NASA Žemės orbitoje skriejančio Fermi gama spindulio kosminį teleskopą ir pagrindinį atmosferos gamą vaizduojančio Čerenkovo teleskopą (MAGIC) Kanarų salose. TXS 0506 + 056. [Gama spindulių visata: NASA Fermi kosminio teleskopo nuotraukos]
„IceCube“ komanda taip pat patikrino savo archyvinius duomenis ir rado daugiau nei tuziną kitų kosminių neutrinų, kurie atrodė kilę iš to paties blazaro. Šias papildomas daleles detektoriai rinko nuo 2014 m. Pabaigos iki 2015 m. Pradžios.
„Visi kūriniai dera kartu“, - sakoma Albrechto Karle, vyresniojo „IceCube“ mokslininko ir UW-Madisono fizikos profesoriaus, pranešime. "Mūsų archyviniuose duomenyse esantis neutrino pliūpsnis tapo nepriklausomu patvirtinimu. Kartu su kitų observatorijų stebėjimais yra įtikinamų įrodymų, kad šis blazaris yra ypač energetinių neutrinų, taigi ir didelės energijos, kosminių spindulių šaltinis."
Apie išvadas pranešama dviejuose naujuose tyrimuose, paskelbtuose internete šiandien (liepos 12 d.) Žurnale „Science“. Juos galite rasti čia ir čia.
Daugialypės terpės astrofizika populiarėja
„Blazarai“ yra ypatinga ypač šviesių aktyvių galaktikų rūšis, iš kurių išmetami dvigubi šviesos ir dalelių srautai, iš kurių vienas yra nukreiptas tiesiai į Žemę. (Iš dalies dėl šios priežasties švarkai atrodo mums tokie ryškūs - nes mes esame reaktyvinio gaisro linijoje.)
Astronomai nustatė kelis tūkstančius blakstienų visoje visatoje, nė viena iš jų dar nebuvo nustatyta, kad pas mus veikia neutrinai, kaip kad TXS 0506 + 056.
„Šiame šaltinyje yra kažkas ypatingo, ir mes turime išsiaiškinti, kas tai yra“, - „Space.com“ pasakojo Halzenas.
Tai tik vienas iš daugelio naujų rezultatų iškeltų klausimų. Pvz., Halzenas taip pat norėtų žinoti pagreičio mechanizmą: Kaip tiksliai, ar bleizatoriai gauna neutrinus ir kosminius spindulius iki tokio milžiniško greičio?
Dviejuose naujuose tyrimuose Halzenas išreiškė optimizmą atsakydamas į tokius klausimus, nurodydamas „daugialypės terpės astrofizikos“ galią - mažiausiai dviejų skirtingų tipų signalų naudojimą kosmosui tardyti.
Neutrino atradimas atidžiai seka kito daugialypės terpės orientyro kulnus: 2017 m. Spalio mėn. Tyrėjai paskelbė, kad jie išanalizavo dviejų superdensinių neutroninių žvaigždžių susidūrimą stebėdami ir dramatiško įvykio metu skleidžiamą elektromagnetinę spinduliuotę, ir gravitacines bangas.
„Daugelio žinučių astrofizikos era yra čia“, - tame pačiame pranešime sakė NSF direktorė Prancūzija Cordova. "Kiekvienas pasiuntinys - nuo elektromagnetinės spinduliuotės, gravitacinių bangų ir dabar neutrinų - suteikia mums išsamesnį visatos supratimą ir svarbias naujas įžvalgas apie galingiausius dangaus objektus ir įvykius."
