Egy hatalmas neutrínó-obszervatórium van eltemetve a mélyben Antarktiszi jég csak a második galaktikuson kívüli forrást fedezte fel a valaha talált megfoghatatlan részecskéknek.
Az eredményekben a múlt héten jelent meg Tudomány, az IceCube együttműködés egy NGC 1068 nevű „aktív galaxisból” származó neutrínók észleléséről számol be, amely mintegy 47 millió fényévnyire fekszik a Földtől.
Hogyan lehet észrevenni a neutrínót
A neutrínók nagyon félénk alapvető részecskék, amelyek nem gyakran lépnek kölcsönhatásba semmi mással. Amikor az 1950-es években először észlelték őket, a fizikusok hamar rájöttek, hogy bizonyos szempontból ideálisak lennének a csillagászat számára.
Mivel a neutrínóknak oly ritkán van köze más részecskékkel, akadálytalanul átjuthatnak az univerzumban. Félénkségük azonban megnehezíti észlelésüket is. Ahhoz, hogy eleget fogjon ahhoz, hogy hasznos legyen, nagyon nagy detektorra van szüksége.
Itt jön a képbe az IceCube. 2005 és 2011 között hét nyár során az amerikai Amundsen–Scott déli sarki állomás tudósai 86 lyukat fúrtak a jégbe egy melegvizes fúróval. Mindegyik lyuk csaknem 2.5 kilométer mély, körülbelül 60 centiméter széles, és 60 kosárlabda méretű fényérzékelőt tartalmaz egy hosszú kábelre.
Hogyan segít ez a neutrínók észlelésében? Időnként egy neutrínó protonba vagy neutronba ütközik a jégben egy detektor közelében. Az ütközés egy sokkal nehezebb, müon nevű részecske keletkezik, amely olyan gyorsan halad, hogy kék izzást bocsát ki, amit a fényérzékelők fel tudnak venni.
Megmérve, hogy ez a fény mikor érkezik különböző detektorokhoz, kiszámítható, hogy a müon (és a neutrínó) milyen irányból érkezett. A részecskék energiáit nézve kiderül, hogy az IceCube által észlelt neutrínók többsége a Föld légkörében keletkezik.
A neutrínók kis része azonban a világűrből származik. 2022-ig több ezer neutrínót azonosítottak valahonnan a távoli univerzumból.
Honnan származnak a neutrínók?
Úgy tűnik, hogy minden irányból meglehetősen egyenletesen jönnek, anélkül, hogy nyilvánvaló fényes foltok jelennének meg. Ez azt jelenti, hogy sok neutrínóforrásnak kell lennie odakint.
De mik ezek a források? Rengeteg jelölt létezik, egzotikus hangzású objektumok, például aktív galaxisok, kvazárok, blézárok és gamma-kitörések.
2018-ban az IceCube bejelentette az első azonosított nagyenergiájú neutrínó-kibocsátó felfedezését: a blazárt, amely a galaxis egy sajátos fajtája, amely történetesen nagy energiájú részecskékből álló sugárral lő ki a Föld irányába.
A TXS 0506+056 néven ismert blazárt azután azonosították, hogy az IceCube egyetlen nagy energiájú neutrínót látott, és sürgős csillagász táviratot küldött. Más teleszkópok igyekeztek megnézni a TXS 0506+056-ot, és felfedezték, hogy az is sok gamma-sugarat bocsát ki egyidejűleg.
Ez logikus, mert úgy gondoljuk, hogy a blazárok úgy működnek, hogy extrém sebességre növelik a protonokat, és ezek a nagy energiájú protonok kölcsönhatásba lépnek más gázokkal és sugárzással, így gamma-sugarakat és neutrínókat is termelnek.
Egy aktív galaxis
A blazár volt az első galaktikuson kívüli forrás, amelyet valaha is felfedeztek. Ebben az új tanulmányban az IceCube azonosította a másodikat.
Az IceCube tudósai újra megvizsgálták az első évtizedben összegyűjtött adatokat, és divatos új módszereket alkalmaztak a neutrínók irányának és energiájának élesebb mérésére.
Ennek eredményeként a háttér neutrínó-fényében egy már érdekes fényes folt került élesebb fókuszba. Körülbelül 80 neutrínó egy meglehetősen közeli, jól tanulmányozott NGC 1068 nevű galaxisból származott (más néven M77, mivel ez a 77. bejegyzés a Charles Messier francia csillagász által készített, érdekes csillagászati objektumok 18. századi katalógusában).
A Földtől körülbelül 47 millió fényévre található NGC 1068 egy ismert „aktív galaxis”, egy rendkívül fényes maggal rendelkező galaxis. Körülbelül 100-szor közelebb van, mint a TXS 0506+056 blazar, és a hozzánk viszonyított szöge azt jelenti, hogy a magjából érkező gamma-sugarakat a por eltakarja előlünk. A neutrínók azonban boldogan zoomolnak át a poron keresztül az űrbe.
Ez az új felfedezés rengeteg információval szolgál majd az asztrofizikusok és a csillagászok számára arról, hogy pontosan mi is történik az NGC 1068 belsejében. Már több száz cikk próbálja elmagyarázni a galaxis belső magjának működését, és az új IceCube-adatok a neutrínókról adnak tájékoztatást. segít finomítani ezeket a modelleket.
Ezt a cikket újra kiadják A beszélgetés Creative Commons licenc alatt. Olvassa el a eredeti cikk.
