메시에 77 은하의 중심에 있는 활성 은하핵(AGN)에서 고에너지 중성미자가 아이스큐브 중성미자 관측소에 의해 검출되었습니다. NGC 1068로도 알려진 이 은하는 초대질량 블랙홀을 품고 있으며, 이번 관측을 통해 우주선을 생성하는 것으로 여겨지는 폭력적인 과정을 엿볼 수 있는 창이 열렸습니다.
중성미자는 다른 물질과 거의 상호작용하지 않으며 쉽게 지구를 통과할 수 있는 포착하기 어려운 입자입니다. 아이스 큐브 남극 아래 5000입방킬로미터의 얼음을 사용하여 우주 중성미자와 물 분자 사이의 극히 드문 충돌을 관찰합니다. 이러한 상호 작용은 Cherenkov 방사선이라고 불리는 얼음에 빛의 섬광을 생성하는 빠르게 움직이는 하전 입자를 생성합니다. 빛은 얼음 내의 XNUMX개 이상의 감지기 네트워크에 의해 포착되어 IceCube Collaboration에서 일하는 물리학자들이 중성미자가 어디에서 왔는지 알아낼 수 있습니다.
아이스큐브(IceCube)가 발표했다. 고에너지 우주 중성미자 최초 관측 2013년과 XNUMX년 후, 처음으로 탐지되었습니다. 블레자르(Blazar)라고 불리는 AGN 유형의 우주 고에너지 중성미자.
이제 IceCube 과학자들은 사상 최대 규모의 고에너지 중성미자를 보고하고 있습니다. 이것은 79만 개의 빛으로 구성된 은하인 M77에서 나온 47개의 입자입니다.-몇 년 남았습니다. 관측은 2011년 2020월부터 77년 XNUMX월 사이에 기록되었으며, 공동 연구에서는 중성미자가 MXNUMX AGN의 핵심에서 출현했다고 추정합니다. 그렇지 않으면 두꺼운 먼지와 가스로 인해 우리 시야에 숨겨져 있습니다.
우주선 연결
천체 물리학자들은 양성자와 같은 하전 입자가 AGN 내의 자기장에 의해 고에너지로 가속될 때 79개의 고에너지 중성미자가 생성되었다고 믿습니다. 가속된 입자 중 일부는 블랙홀을 빠져나와 우주선이 됩니다. 다른 것들은 AGN 내의 입자나 광자와 충돌하여 약간의 중간자를 생성합니다. 이 중간자는 감마선과 중성미자로 빠르게 붕괴됩니다. M77에서 감마선은 은하의 먼지로 뒤덮인 원환체에 의해 약화되지만 대부분의 중성미자는 방해받지 않고 통과하며 일부는 결국 지구에 도달합니다.
입자 가속에는 AGN 내에 존재하는 강력하고 뒤틀린 자기장이 포함될 가능성이 매우 높습니다. 그러나 이 자기 가속도가 어디서 발생하는지는 확실하지 않습니다. 가능한 위치에는 초대질량 블랙홀로 소용돌이치는 물질의 강착 원반이나 블랙홀 바로 주변의 매우 뜨거운 지역인 빛나는 코로나가 포함됩니다. 또 다른 가능성은 AGN에서 강착 원반에 수직인 방향으로 폭발하는 물질 제트에서 가속이 발생한다는 것입니다.
프랜시스 할젠 IceCube 협업을 이끌고 있는 위스콘신 대학교 매디슨 교수는 이렇게 말합니다. 물리 세계 관찰 결과에 따르면 중성미자는 "고치"라고 불리는 AGN의 영역에서 나오는 것으로 나타났습니다. 이는 제트에 의해 물질이 외부로 날아가 코로나를 둘러싸는 AGN의 핵심 영역입니다.
감마선이 감지되지 않음
“중성미자와 함께 필연적으로 생성되는 [감마선] 광자는 밀도가 높은 핵에서 에너지를 잃고 더 낮은 에너지에서 나타납니다.”라고 그는 설명합니다. "이것은 NASA 페르미(감마선) 위성이 감지된 중성미자의 에너지 범위에서 소스를 감지하지 못한다는 사실에 의해 강조됩니다."
전통적인 견해는 AGN에 의해 방출되는 대부분의 입자와 방사선이 뜨거운 강착 원반에서 유래한다는 것입니다. 그러나 이러한 열 방출 모델의 정확성에 대한 의구심이 커지고 있습니다. 앤디 로렌스 University of Edinburgh의 연구진은 일부 AGN의 밝기가 가변적이며 이러한 변동이 너무 빨리 발생하여 강착원반의 변화와 연관될 수 없다고 지적했습니다. IceCube 공동 작업에 참여하지 않은 Lawrence는 "더 정교한 디스크 이론과 디스크 코로나 또는 제트의 비열 방출을 수반하는 것이 트릭을 수행할 수 있을 수 있습니다."라고 덧붙였습니다.
실제로 IceCube의 최근 관찰은 입자 가속이 강착 원반이 아닌 AGN의 코로나에서 발생한다는 생각을 뒷받침하는 것으로 보입니다.
다음 세대
AGN에서 입자가 어떻게 가속되는지에 대한 미스터리는 이 79개의 중성미자만으로는 풀 수 없지만 IceCube 2세대 2033년까지 완료해야 한다.
IceCube는 XNUMX개의 은하를 우주선의 원천으로 식별합니다.
Halzen은 2세대가 AGN과 같은 중성미자 소스를 연구하도록 설계되었다고 말합니다. “검지기는 IceCube보다 XNUMX배 이상 부피가 크며, 중요한 것은 각도 분해능도 더 좋습니다. 이 두 가지를 결합하면 지금처럼 XNUMX년이 아닌 XNUMX년의 데이터로 탐지가 가능해집니다.”
메시에 77은 아마추어와 전문 천문학자 모두가 잘 연구한 은하입니다. 따라서 M77이 고에너지 중성미자를 생성하는 방법을 이해하면 MXNUMX이 다른 활동 은하를 이해하기 위한 로제타석이 될 수 있습니다.
연구는 다음에 설명되어 있습니다. 과학.
