Огромная нейтринная обсерватория, похороненная глубоко в Антарктический лед обнаружил только второй из когда-либо обнаруженных внегалактических источников неуловимых частиц.
В результатах опубликовано на прошлой неделе в Наука, коллаборация IceCube сообщает об обнаружении нейтрино из «активной галактики» под названием NGC 1068, которая находится примерно в 47 миллионах световых лет от Земли.
Как обнаружить нейтрино
Нейтрино — очень застенчивые фундаментальные частицы, которые часто не взаимодействуют ни с чем другим. Когда они были впервые обнаружены в 1950-х годах, физики вскоре поняли, что в каком-то смысле они идеально подходят для астрономии.
Поскольку нейтрино так редко имеют какое-либо отношение к другим частицам, они могут беспрепятственно путешествовать по Вселенной. Однако их застенчивость также затрудняет их обнаружение. Чтобы поймать достаточно, чтобы быть полезным, вам нужен очень большой детектор.
Вот где на помощь приходит IceCube. В течение семи лет с 2005 по 2011 год ученые американской станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе просверлили 86 лунок во льду с помощью бура с горячей водой. Каждая дыра имеет глубину почти 2.5 километра, ширину около 60 сантиметров и содержит 60 световых детекторов размером с баскетбольный мяч, прикрепленных к длинному кабелю.
Как это помогает нам обнаруживать нейтрино? Иногда нейтрино сталкивается с протоном или нейтроном во льду рядом с детектором. В результате столкновения образуется гораздо более тяжелая частица, называемая мюоном, которая движется так быстро, что излучает голубое свечение, которое могут уловить детекторы света.
Измеряя, когда этот свет достигает разных детекторов, можно рассчитать направление, откуда пришел мюон (и нейтрино). Глядя на энергии частиц, оказывается, что большинство нейтрино, которые обнаруживает IceCube, создаются в атмосфере Земли.
Однако небольшая часть нейтрино исходит из космоса. По состоянию на 2022 год были идентифицированы тысячи нейтрино откуда-то из далекой Вселенной.
Откуда берутся нейтрино?
Кажется, что они приходят довольно равномерно со всех сторон, без каких-либо явных ярких пятен. Это означает, что там должно быть много источников нейтрино.
Но что это за источники? Есть много кандидатов, экзотически звучащих объектов, таких как активные галактики, квазары, блазары и гамма-всплески.
В 2018 году IceCube объявил об открытии первого идентифицированного излучателя нейтрино высокой энергии: блазара, который представляет собой особый тип галактики, испускающей струю частиц высокой энергии в направлении Земли.
Блазар, известный как TXS 0506+056, был идентифицирован после того, как IceCube увидел одиночное высокоэнергетическое нейтрино и отправил срочную астрономическую телеграмму. Другие телескопы изо всех сил пытались взглянуть на TXS 0506+056 и обнаружили, что он одновременно испускает много гамма-лучей.
Это имеет смысл, потому что мы думаем, что блазары работают, разгоняя протоны до экстремальных скоростей, и эти высокоэнергетические протоны затем взаимодействуют с другим газом и излучением, производя как гамма-лучи, так и нейтрино.
Активная галактика
Блазар был первым обнаруженным внегалактическим источником. В этом новом исследовании IceCube определил второе.
Ученые IceCube повторно изучили данные, которые они собрали за первое десятилетие, применив причудливые новые методы для получения более точных измерений направлений и энергии нейтрино.
В результате и без того интересное яркое пятно в фоновом свечении нейтрино оказалось более четким. Около 80 нейтрино пришли из довольно близкой, хорошо изученной галактики под названием NGC 1068 (также известной как M77, так как это 77-я запись в знаменитом каталоге интересных астрономических объектов 18-го века, созданном французским астрономом Шарлем Мессье).
Расположенная примерно в 47 миллионах световых лет от Земли, NGC 1068 является известной «активной галактикой», галактикой с чрезвычайно ярким ядром. Он примерно в 100 раз ближе, чем блазар TXS 0506+056, а его угол относительно нас означает, что гамма-лучи от его ядра скрыты от нашего взгляда пылью. Однако нейтрино с радостью летят прямо сквозь пыль в космос.
Это новое открытие предоставит астрофизикам и астрономам массу информации о том, что именно происходит внутри NGC 1068. Уже есть сотни статей, пытающихся объяснить, как работает внутреннее ядро галактики, а новые данные IceCube добавляют некоторую информацию о нейтрино, которая поможет усовершенствовать эти модели.
Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
Изображение Фото: НАСА / ЕКА / А. ван дер Хувен
