Ogromen observatorij za nevtrine, zakopan globoko v Antarktični led je odkril šele drugi zunajgalaktični vir izmuzljivih delcev, ki so ga kdaj našli.
V rezultatih objavljen prejšnji teden v Znanost, sodelovanje IceCube poroča o zaznavi nevtrinov iz "aktivne galaksije", imenovane NGC 1068, ki leži približno 47 milijonov svetlobnih let od Zemlje.
Kako opaziti nevtrino
Nevtrini so zelo sramežljivi temeljni delci, ki pogosto ne komunicirajo z ničemer drugim. Ko so jih prvič odkrili v petdesetih letih prejšnjega stoletja, so fiziki kmalu ugotovili, da bi bili na nek način idealni za astronomijo.
Ker imajo nevtrini tako redko kaj skupnega z drugimi delci, lahko neovirano potujejo po vesolju. Vendar jih je zaradi njihove sramežljivosti tudi težko odkriti. Če želite ujeti dovolj, da bo uporaben, potrebujete zelo velik detektor.
Tu nastopi IceCube. V sedmih poletjih od 2005 do 2011 so znanstveniki na ameriški postaji Amundsen–Scott South Pole v led z vrtalnikom za vročo vodo izvrtali 86 lukenj. Vsaka luknja je globoka skoraj 2.5 kilometra, široka približno 60 centimetrov in vsebuje 60 detektorjev svetlobe v velikosti košarkarske žoge, pritrjenih na dolg kabel.
Kako nam to pomaga pri odkrivanju nevtrinov? Občasno se nevtrino zaleti v proton ali nevtron v ledu blizu detektorja. Trčenje povzroči veliko težji delec, imenovan mion, ki potuje tako hitro, da oddaja modri sij, ki ga detektorji svetlobe lahko zajamejo.
Z merjenjem, kdaj ta svetloba doseže različne detektorje, je mogoče izračunati smer, iz katere prihaja mion (in nevtrino). Če pogledamo energije delcev, se izkaže, da večina nevtrinov, ki jih zazna IceCube, nastane v Zemljini atmosferi.
Vendar majhen del nevtrinov prihaja iz vesolja. Od leta 2022 je bilo identificiranih na tisoče nevtrinov od nekje v oddaljenem vesolju.
Od kod prihajajo nevtrini?
Videti je, da prihajajo precej enakomerno iz vseh smeri, brez očitnih svetlih točk. To pomeni, da mora obstajati veliko virov nevtrinov.
Toda kaj so ti viri? Obstaja veliko kandidatov, objektov z eksotičnim zvokom, kot so aktivne galaksije, kvazarji, blazarji in izbruhi žarkov gama.
Leta 2018 je IceCube objavil odkritje prvega identificiranega visokoenergetskega oddajnika nevtrinov: blazarja, ki je posebna vrsta galaksije, ki slučajno izstreli curek visokoenergijskih delcev v smeri Zemlje.
Blazar, znan kot TXS 0506+056, je bil identificiran po tem, ko je IceCube videl en sam visokoenergijski nevtrino in poslal nujen astronomov telegram. Drugi teleskopi so poskušali pogledati TXS 0506+056 in odkrili, da hkrati oddaja veliko žarkov gama.
To je smiselno, saj menimo, da blazarji delujejo tako, da pospešijo protone do ekstremnih hitrosti, ti visokoenergijski protoni pa nato medsebojno delujejo z drugimi plini in sevanjem, da proizvedejo žarke gama in nevtrine.
Aktivna galaksija
Blazar je bil prvi zunajgalaktični vir, ki so ga kdaj odkrili. V tej novi študiji je IceCube identificiral drugo.
Znanstveniki IceCube so ponovno preučili prvo desetletje podatkov, ki so jih zbrali, in uporabili modne nove metode za pridobivanje ostrejših meritev smeri in energije nevtrinov.
Posledično je že tako zanimiva svetla točka v siju nevtrinov v ozadju postala bolj ostra. Približno 80 nevtrinov je prišlo iz precej bližnje, dobro raziskane galaksije, imenovane NGC 1068 (znane tudi kot M77, saj je to 77. vnos v znamenitem katalogu zanimivih astronomskih objektov iz 18. stoletja, ki ga je ustvaril francoski astronom Charles Messier).
NGC 47, ki se nahaja približno 1068 milijonov svetlobnih let od Zemlje, je znana »aktivna galaksija«, galaksija z izjemno svetlim jedrom. Je približno 100-krat bližje kot blazar TXS 0506+056, njegov kot glede na nas pa pomeni, da žarke gama iz njegovega jedra zakriva prah. Vendar pa nevtrini veselo letijo naravnost skozi prah v vesolje.
To novo odkritje bo astrofizikom in astronomom zagotovilo ogromno informacij o tem, kaj točno se dogaja v NGC 1068. Obstaja že na stotine člankov, ki poskušajo razložiti, kako deluje notranje jedro galaksije, novi podatki IceCube pa dodajajo nekaj informacij o nevtrinih, ki bo pomagal izboljšati te modele.
Ta članek je ponovno objavljen Pogovor pod licenco Creative Commons. Preberi Originalni članek.
Kreditno slike: NASA / ESA / A. van der Hoeven
