Valtava neutrinoobservatorio on haudattu syvälle Etelämantereen jää on löytänyt vain toisen koskaan löydettyjen vaikeasti löydettyjen hiukkasten ulkopuolisen lähteen.
Tuloksissa julkaistu viime viikolla tiede, IceCube-yhteistyö raportoi neutriinojen havaitsemisesta "aktiivisesta galaksista" nimeltä NGC 1068, joka sijaitsee noin 47 miljoonan valovuoden päässä Maasta.
Kuinka havaita neutrino
Neutriinot ovat hyvin ujoja perushiukkasia, jotka eivät usein ole vuorovaikutuksessa minkään muun kanssa. Kun ne havaittiin ensimmäisen kerran 1950-luvulla, fyysikot huomasivat pian, että ne olisivat jollain tapaa ihanteellisia tähtitiedettä.
Koska neutriinoilla on harvoin mitään tekemistä muiden hiukkasten kanssa, ne voivat kulkea esteettömästi universumin halki. Kuitenkin heidän ujoutensa vaikeuttaa niiden havaitsemista. Tarvitset erittäin suuren ilmaisimen saadaksesi kiinni tarpeeksi hyödylliseksi.
Tässä IceCube tulee esiin. Seitsemän kesän aikana 2005–2011 Amerikan Amundsen–Scottin etelänapa-aseman tutkijat porasivat 86 reikää jäähän kuumavesiporalla. Jokainen reikä on lähes 2.5 kilometriä syvä, noin 60 senttimetriä leveä ja sisältää 60 koripallon kokoista valoilmaisinta, jotka on kiinnitetty pitkälle kaapelille.
Kuinka tämä auttaa meitä havaitsemaan neutriinoja? Toisinaan neutrino törmää protoniin tai neutroniin jäässä ilmaisimen lähellä. Törmäys tuottaa paljon raskaamman hiukkasen, nimeltään myon, joka kulkee niin nopeasti, että se säteilee sinistä hehkua, jonka valonilmaisimet voivat poimia.
Mittaamalla, milloin tämä valo saapuu eri ilmaisimiin, voidaan laskea suunta, josta myon (ja neutrino) tulivat. Hiukkasten energioita tarkasteltaessa käy ilmi, että suurin osa IceCuben havaitsemista neutriinoista syntyy Maan ilmakehässä.
Pieni osa neutriinoista on kuitenkin peräisin ulkoavaruudesta. Vuodesta 2022 lähtien on tunnistettu tuhansia neutriinoja jostain kaukaisesta maailmankaikkeudesta.
Mistä neutriinot tulevat?
Ne näyttävät tulevan melko tasaisesti kaikista suunnista, ilman ilmeisiä kirkkaita pisteitä. Tämä tarkoittaa, että siellä täytyy olla paljon neutriinolähteitä.
Mutta mitä nämä lähteet ovat? Ehdokkaita on runsaasti, eksoottiselta kuulostavia kohteita, kuten aktiivisia galakseja, kvasaareja, blaaareja ja gammapurkauksia.
Vuonna 2018 IceCube ilmoitti löytäneensä ensimmäisen tunnistetun korkeaenergisen neutriinosäteilijän: blazarin, joka on erityinen galaksi, joka sattuu ampumaan korkeaenergisten hiukkasten suihkun Maan suuntaan.
TXS 0506+056:na tunnettu blazar tunnistettiin sen jälkeen, kun IceCube näki yhden korkeaenergisen neutriinon ja lähetti kiireellisen tähtitieteilijän sähkeen. Muut kaukoputket ryntäsivät katsomaan TXS 0506+056:ta ja havaitsivat, että se säteili myös paljon gammasäteitä samaan aikaan.
Tämä on järkevää, koska uskomme, että blasaaret toimivat nostamalla protoneja äärimmäisiin nopeuksiin, ja nämä korkeaenergiset protonit ovat sitten vuorovaikutuksessa muun kaasun ja säteilyn kanssa tuottaen sekä gammasäteitä että neutriinoja.
Aktiivinen galaksi
Blazar oli ensimmäinen galaksien ulkopuolinen lähde, joka löydettiin. Tässä uudessa tutkimuksessa IceCube tunnisti toisen.
IceCube-tutkijat tutkivat uudelleen ensimmäisen vuosikymmenen keräämiään tietoja käyttämällä hienoja uusia menetelmiä saadakseen tarkempia mittauksia neutriinojen suunnasta ja energiasta.
Tämän seurauksena jo ennestään mielenkiintoinen kirkas täplä taustan neutriinohohtossa tarkentui. Noin 80 neutriinoa oli peräisin melko läheisestä, hyvin tutkitusta galaksista nimeltä NGC 1068 (tunnetaan myös nimellä M77, koska se on 77. merkintä kuuluisassa 18-luvun luettelossa, joka sisältää ranskalaisen tähtitieteilijän Charles Messierin luomia mielenkiintoisia tähtitieteellisiä kohteita).
Noin 47 miljoonan valovuoden päässä Maasta sijaitseva NGC 1068 on tunnettu "aktiivinen galaksi", galaksi, jolla on erittäin kirkas ydin. Se on noin 100 kertaa lähempänä kuin blazar TXS 0506+056, ja sen kulma meihin nähden tarkoittaa, että sen ytimestä lähtevät gammasäteet ovat pölyn peitossa näkyviltä. Neutriinot zoomaavat kuitenkin iloisesti suoraan pölyn läpi avaruuteen.
Tämä uusi löytö tarjoaa runsaasti tietoa astrofyysikoille ja tähtitieteilijöille siitä, mitä tarkalleen ottaen tapahtuu NGC 1068:n sisällä. On jo satoja papereita, jotka yrittävät selittää, miten galaksin sisäydin toimii, ja uudet IceCube-tiedot lisäävät tietoa neutriinoista, jotka auttaa parantamaan näitä malleja.
Tämä artikkeli julkaistaan uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.
Kuva pistetilanne: NASA / ESA / A. van der Hoeven
