Ένα τεράστιο παρατηρητήριο νετρίνων θαμμένο βαθιά στο πάγος της Ανταρκτικής έχει ανακαλύψει μόνο τη δεύτερη εξωγαλαξιακή πηγή των άπιαστων σωματιδίων που έχουν βρεθεί ποτέ.
Στα αποτελέσματα δημοσιεύθηκε την περασμένη εβδομάδα στις Επιστήμη, η συνεργασία IceCube αναφέρει την ανίχνευση νετρίνων από έναν «ενεργό γαλαξία» που ονομάζεται NGC 1068, ο οποίος βρίσκεται περίπου 47 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.
Πώς να εντοπίσετε ένα νετρίνο
Τα νετρίνα είναι πολύ ντροπαλά θεμελιώδη σωματίδια που δεν αλληλεπιδρούν συχνά με οτιδήποτε άλλο. Όταν εντοπίστηκαν για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1950, οι φυσικοί σύντομα συνειδητοποίησαν ότι θα ήταν κατά κάποιο τρόπο ιδανικά για την αστρονομία.
Επειδή τα νετρίνα τόσο σπάνια έχουν καμία σχέση με άλλα σωματίδια, μπορούν να ταξιδέψουν ανεμπόδιστα σε όλο το σύμπαν. Ωστόσο, η συστολή τους δυσκολεύει τον εντοπισμό τους. Για να πιάσετε αρκετά ώστε να είναι χρήσιμο, χρειάζεστε έναν πολύ μεγάλο ανιχνευτή.
Εκεί έρχεται το IceCube. Κατά τη διάρκεια επτά καλοκαιριών από το 2005 έως το 2011, οι επιστήμονες στον αμερικανικό σταθμό Amundsen–Scott South Pole Station άνοιξαν 86 τρύπες στον πάγο με ένα τρυπάνι ζεστού νερού. Κάθε τρύπα έχει βάθος σχεδόν 2.5 χιλιόμετρα, πλάτος περίπου 60 εκατοστά και περιέχει 60 ανιχνευτές φωτός μεγέθους μπάσκετ που συνδέονται σε ένα μεγάλο μήκος καλωδίου.
Πώς μας βοηθά αυτό να ανιχνεύσουμε νετρίνα; Περιστασιακά, ένα νετρίνο θα προσκρούσει σε ένα πρωτόνιο ή νετρόνιο στον πάγο κοντά σε έναν ανιχνευτή. Η σύγκρουση παράγει ένα πολύ βαρύτερο σωματίδιο που ονομάζεται μιόνιο, που ταξιδεύει τόσο γρήγορα που εκπέμπει μια μπλε λάμψη, την οποία μπορούν να συλλάβουν οι ανιχνευτές φωτός.
Μετρώντας πότε αυτό το φως φτάνει σε διαφορετικούς ανιχνευτές, μπορεί να υπολογιστεί η κατεύθυνση από την οποία προήλθε το μιόνιο (και το νετρίνο). Εξετάζοντας τις ενέργειες των σωματιδίων, αποδεικνύεται ότι τα περισσότερα από τα νετρίνα που ανιχνεύει το IceCube δημιουργούνται στην ατμόσφαιρα της Γης.
Ωστόσο, ένα μικρό κλάσμα των νετρίνων προέρχεται από το διάστημα. Από το 2022, έχουν εντοπιστεί χιλιάδες νετρίνα από κάπου στο μακρινό σύμπαν.
Από πού προέρχονται τα νετρίνα;
Φαίνονται να έρχονται αρκετά ομοιόμορφα από όλες τις κατευθύνσεις, χωρίς να εμφανίζονται εμφανή φωτεινά σημεία. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχουν πολλές πηγές νετρίνων εκεί έξω.
Ποιες είναι όμως αυτές οι πηγές; Υπάρχουν πολλά υποψήφια αντικείμενα, αντικείμενα με εξωτικό ήχο όπως ενεργοί γαλαξίες, κβάζαρ, blazars και εκρήξεις ακτίνων γάμμα.
Το 2018, η IceCube ανακοίνωσε την ανακάλυψη του πρώτου ταυτοποιημένου εκπομπού νετρίνων υψηλής ενέργειας: ενός blazar, που είναι ένα συγκεκριμένο είδος γαλαξία που τυχαίνει να εκτοξεύει έναν πίδακα σωματιδίων υψηλής ενέργειας προς την κατεύθυνση της Γης.
Γνωστό ως TXS 0506+056, το blazar αναγνωρίστηκε αφού ο IceCube είδε ένα μόνο νετρίνο υψηλής ενέργειας και έστειλε ένα επείγοντα τηλεγράφημα αστρονόμου. Άλλα τηλεσκόπια προσπάθησαν να ρίξουν μια ματιά στο TXS 0506+056 και ανακάλυψαν ότι εκπέμπει επίσης πολλές ακτίνες γάμμα ταυτόχρονα.
Αυτό είναι λογικό, επειδή πιστεύουμε ότι τα blazar λειτουργούν ενισχύοντας τα πρωτόνια σε ακραίες ταχύτητες και αυτά τα πρωτόνια υψηλής ενέργειας στη συνέχεια αλληλεπιδρούν με άλλα αέρια και ακτινοβολία για να παράγουν τόσο ακτίνες γάμμα όσο και νετρίνα.
Ένας ενεργός γαλαξίας
Το blazar ήταν η πρώτη εξωγαλαξιακή πηγή που ανακαλύφθηκε ποτέ. Σε αυτή τη νέα μελέτη, το IceCube εντόπισε το δεύτερο.
Οι επιστήμονες του IceCube επανεξέτασαν την πρώτη δεκαετία των δεδομένων που είχαν συλλέξει, εφαρμόζοντας φανταχτερές νέες μεθόδους για να βγάλουν πιο ευκρινείς μετρήσεις των κατευθύνσεων και της ενέργειας των νετρίνων.
Ως αποτέλεσμα, ένα ήδη ενδιαφέρον φωτεινό σημείο στη λάμψη νετρίνων του φόντου ήρθε σε πιο έντονη εστίαση. Περίπου 80 νετρίνα είχαν προέλθει από έναν αρκετά κοντινό, καλά μελετημένο γαλαξία που ονομάζεται NGC 1068 (γνωστός και ως M77, καθώς είναι η 77η καταχώρηση στον περίφημο κατάλογο του 18ου αιώνα με ενδιαφέροντα αστρονομικά αντικείμενα που δημιούργησε ο Γάλλος αστρονόμος Charles Messier).
Βρίσκεται περίπου 47 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, ο NGC 1068 είναι ένας γνωστός «ενεργός γαλαξίας», ένας γαλαξίας με εξαιρετικά φωτεινό πυρήνα. Είναι περίπου 100 φορές πιο κοντά από το blazar TXS 0506+056 και η γωνία του σε σχέση με εμάς σημαίνει ότι οι ακτίνες γάμμα από τον πυρήνα του καλύπτονται από την όρασή μας από τη σκόνη. Ωστόσο, τα νετρίνα ζουμάρουν με χαρά κατευθείαν μέσα από τη σκόνη και στο διάστημα.
Αυτή η νέα ανακάλυψη θα παρέχει πληθώρα πληροφοριών σε αστροφυσικούς και αστρονόμους σχετικά με το τι ακριβώς συμβαίνει μέσα στο NGC 1068. Υπάρχουν ήδη εκατοντάδες έγγραφα που επιχειρούν να εξηγήσουν πώς λειτουργεί ο εσωτερικός πυρήνας του γαλαξία και τα νέα δεδομένα του IceCube προσθέτουν κάποιες πληροφορίες για τα νετρίνα που θα βοηθήσει στη βελτίωση αυτών των μοντέλων.
Αυτό το άρθρο αναδημοσιεύθηκε από το Η Συνομιλία υπό την άδεια Creative Commons. Διαβάστε το αρχικό άρθρο.
Image Credit: NASA / ESA / A. van der Hoeven
