メシエ 77 銀河の中心部にある活動銀河核 (AGN) からの高エネルギー ニュートリノが、IceCube ニュートリノ天文台によって検出されました。 NGC 1068 としても知られるこの銀河には、超大質量ブラック ホールがあり、観測によって、宇宙線を生成すると考えられている激しいプロセスへの窓が開かれます。
ニュートリノはとらえどころのない粒子で、他の物質とほとんど相互作用せず、地球を簡単に通り抜けることができます。 アイスキューブ 南極の下の立方キロメートルの氷を使用して、宇宙ニュートリノと水分子の間の非常にまれな衝突を観察します。 これらの相互作用は、チェレンコフ放射と呼ばれる氷の中で閃光を生み出す高速で移動する荷電粒子を生成します。 光は氷内の 5000 を超える検出器のネットワークによって捕捉され、IceCube コラボレーションで働く物理学者はニュートリノがどこから来たのかを突き止めることができます。
アイスキューブが発表した 高エネルギー宇宙ニュートリノの最初の観測 2013 年と XNUMX 年後、史上初の検出を行いました。 ブレーザーと呼ばれるAGNの一種からの宇宙高エネルギーニュートリノ.
現在、IceCube の科学者は、これまでで最大の高エネルギー ニュートリノの運搬量を報告しています。 これらは、M79 からの 77 個の粒子であり、47 万個の光である銀河です。–何年も離れています。 観測は 2011 年 2020 月から 77 年 XNUMX 月の間に記録され、ニュートリノは MXNUMX の AGN のコアから発生したと考えられています。それ以外の場合、塵とガスの厚いトーラスによって私たちの視界から隠されています。
宇宙線接続
天体物理学者は、陽子などの荷電粒子が AGN 内の磁場によって高エネルギーに加速されたときに、79 個の高エネルギー ニュートリノが作成されたと考えています。 これらの加速された粒子の一部は、ブラック ホールを脱出し、宇宙線になります。 他のものは、AGN 内の粒子または光子と衝突して、メソンの散乱を生成します。 これらの中間子は、ガンマ線とニュートリノに急速に崩壊します。 M77 では、ガンマ線は銀河のダスト トーラスによって減衰されますが、ほとんどのニュートリノは妨げられずに通過し、一部は最終的に地球に到達します。
粒子の加速には、AGN 内に存在する強力でねじれた磁場が関与している可能性が非常に高いです。 しかし、この磁気加速がどこで発生するのかは明らかではありません。 可能性のある場所には、超大質量ブラック ホールに渦巻く物質の降着円盤や、ブラック ホールのすぐ周囲の非常に高温の領域である輝くコロナが含まれます。 もうXNUMXつの可能性は、加速が降着円盤に垂直な方向にAGNから噴出する物質の噴流で発生することです。
フランシス・ハルゼン IceCube コラボレーションを率いるウィスコンシン大学マディソン校の教授は、次のように述べています。 物理学の世界 ニュートリノが「繭」と呼ばれるAGNの領域から来ることを観測が明らかにした.
ガンマ線は検出されませんでした
「必然的にニュートリノとともに生成される[ガンマ線]光子は、高密度コアでエネルギーを失い、より低いエネルギーで出現します」と彼は説明します。 「これは、NASA のフェルミ [ガンマ線] 衛星が、検出されたニュートリノのエネルギー範囲で発生源を検出していないという事実によって強調されています。」
従来の見方では、AGN から放出されるほとんどの粒子と放射線は高温の降着円盤で発生するというものですが、この放出の熱モデルの信憑性について疑問が生じています。 アンディ・ローレンス エジンバラ大学の教授は、いくつかの AGN は可変の明るさを持っており、これらの変動は降着円盤の変化に関連付けるにはあまりにも速く発生することを指摘しています。 IceCube の共同作業には関与していない Lawrence 氏は、「より洗練された円盤理論に加えて、円盤コロナまたはジェットでの非熱放出を伴うことがうまくいく可能性があります」と付け加えています。
実際、IceCube によるこの最新の観測は、粒子加速が降着円盤ではなく AGN のコロナで発生するという考えを裏付けているようです。
次世代
AGN で粒子がどのように加速されるかという謎は、これら 79 個のニュートリノでは解決できませんが、検出器のアップグレードと呼ばれる IceCube ジェネレーション 2 2033年までに完了する必要があります。
IceCube は、宇宙線の発生源として XNUMX つの銀河を特定しました
ハルゼンによれば、ジェネレーション 2 は AGN などのニュートリノ源を研究するために設計されたものです。 「この検出器は、IceCube の XNUMX 倍以上の体積を持ち、重要なことに、角度分解能も優れています。 この XNUMX つを組み合わせることで、現在のように XNUMX 年ではなく、XNUMX 年分のデータでの検出が可能になります。」
メシエ 77 は、アマチュアとプロの天文学者によってよく研究されている銀河です。 したがって、M77 がどのように高エネルギー ニュートリノを生成するかを理解することで、MXNUMX は他の活動銀河を理解するためのロゼッタ ストーンになる可能性があります。
研究はで説明されています 科学.
