หอดูดาวนิวตริโนขนาดมหึมาฝังลึกอยู่ในนั้น น้ำแข็งแอนตาร์กติก ได้ค้นพบเพียงแหล่งกาแล็กซีพิเศษแห่งที่สองของอนุภาคที่เข้าใจยากที่เคยพบมา
ในผลลัพธ์ เผยแพร่เมื่อสัปดาห์ที่แล้วใน วิทยาศาสตร์, การทำงานร่วมกันของ IceCube รายงานการตรวจจับนิวตริโนจาก "กาแลคซีกัมมันต์" ที่เรียกว่า NGC 1068 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 47 ล้านปีแสง
วิธีสังเกตนิวตริโน
นิวตริโนเป็นอนุภาคพื้นฐานที่ขี้อายมากซึ่งมักไม่ค่อยมีปฏิกิริยากับสิ่งอื่นใด เมื่อพวกมันถูกตรวจพบครั้งแรกในทศวรรษปี 1950 นักฟิสิกส์ก็ตระหนักได้ในไม่ช้าว่าพวกมันจะเหมาะสมที่สุดสำหรับดาราศาสตร์ในบางแง่
เนื่องจากนิวตริโนแทบจะไม่เกี่ยวข้องกับอนุภาคอื่นๆ เลย พวกมันจึงสามารถเดินทางข้ามจักรวาลได้อย่างไม่มีอุปสรรค อย่างไรก็ตาม ความเขินอายของพวกเขายังทำให้พวกเขาตรวจจับได้ยากอีกด้วย หากต้องการจับให้มากพอที่จะมีประโยชน์ คุณต้องมีเครื่องตรวจจับขนาดใหญ่มาก
นั่นคือที่มาของ IceCube ตลอดระยะเวลาเจ็ดฤดูร้อนระหว่างปี 2005 ถึง 2011 นักวิทยาศาสตร์ที่สถานีขั้วโลกใต้อะมุนด์เซน–สกอตต์ในอเมริกา เจาะน้ำแข็ง 86 หลุมด้วยสว่านเจาะน้ำร้อน แต่ละหลุมมีความลึกเกือบ 2.5 กิโลเมตร กว้างประมาณ 60 เซนติเมตร และมีเครื่องตรวจจับแสงขนาดลูกบาสเก็ตบอล 60 ตัวติดอยู่กับสายเคเบิลยาว
สิ่งนี้ช่วยให้เราตรวจพบนิวตริโนได้อย่างไร ในบางครั้ง นิวตริโนจะชนเข้ากับโปรตอนหรือนิวตรอนในน้ำแข็งใกล้กับเครื่องตรวจจับ การชนกันทำให้เกิดอนุภาคที่หนักกว่ามากเรียกว่ามิวออน ซึ่งเคลื่อนที่เร็วมากจนปล่อยแสงสีน้ำเงินออกมา ซึ่งเครื่องตรวจจับแสงสามารถจับได้
เมื่อวัดว่าแสงนี้มาถึงอุปกรณ์ตรวจจับต่างๆ เมื่อใด จึงสามารถคำนวณทิศทางที่มิวออน (และนิวตริโน) มาได้ เมื่อพิจารณาถึงพลังงานของอนุภาค ปรากฎว่าการตรวจจับนิวทริโน IceCube ส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นในชั้นบรรยากาศของโลก
อย่างไรก็ตาม ส่วนเล็กๆ ของนิวตริโนมาจากนอกโลก ในปี 2022 มีการระบุนิวทริโนหลายพันตัวจากที่ไหนสักแห่งในจักรวาลอันห่างไกล
นิวตริโนมาจากไหน?
ดูเหมือนว่าพวกมันจะมาค่อนข้างสม่ำเสมอจากทุกทิศทาง โดยไม่มีจุดสว่างที่ชัดเจนปรากฏขึ้น ซึ่งหมายความว่าจะต้องมีแหล่งที่มาของนิวตริโนอยู่มากมาย
แต่แหล่งที่มาเหล่านี้คืออะไร? มีวัตถุที่ฟังดูแปลกตามากมาย เช่น กาแล็กซีกัมมันต์ ควาซาร์ บลาซาร์ และการระเบิดรังสีแกมมา
ในปีพ.ศ. 2018 IceCube ได้ประกาศการค้นพบตัวปล่อยนิวตริโนพลังงานสูงตัวแรกที่ระบุได้ ซึ่งก็คือ blazar ซึ่งเป็นกาแลคซีประเภทหนึ่งที่บังเอิญยิงไอพ่นอนุภาคพลังงานสูงไปในทิศทางของโลก
Blazar เป็นที่รู้จักในชื่อ TXS 0506+056 ซึ่งถูกระบุตัวหลังจากที่ IceCube เห็นนิวตริโนพลังงานสูงเพียงตัวเดียว และส่งโทรเลขของนักดาราศาสตร์อย่างเร่งด่วนออกไป กล้องโทรทรรศน์อื่นๆ แย่งชิงเพื่อดู TXS 0506+056 และพบว่ามันปล่อยรังสีแกมมาจำนวนมากในเวลาเดียวกัน
เรื่องนี้สมเหตุสมผล เพราะเราคิดว่าบลาซาร์ทำงานโดยการเพิ่มโปรตอนด้วยความเร็วสูงสุด และโปรตอนพลังงานสูงเหล่านี้ก็จะทำปฏิกิริยากับก๊าซและการแผ่รังสีอื่นๆ เพื่อสร้างทั้งรังสีแกมมาและนิวตริโน
กาแล็กซีแอคทีฟ
บลาซาร์เป็นแหล่งกาแล็กซีนอกกาแล็กซีแหล่งแรกที่เคยค้นพบ ในการศึกษาใหม่นี้ IceCube ระบุข้อที่สอง
นักวิทยาศาสตร์ของ IceCube ได้ตรวจสอบข้อมูลในทศวรรษแรกที่พวกเขารวบรวมไว้อีกครั้ง โดยใช้วิธีการใหม่ๆ เพื่อให้ได้การวัดทิศทางและพลังงานของนิวตริโนที่คมชัดยิ่งขึ้น
เป็นผลให้จุดสว่างที่น่าสนใจอยู่แล้วในแสงนิวตริโนพื้นหลังจึงเข้ามาอยู่ในโฟกัสที่คมชัดยิ่งขึ้น นิวตริโนประมาณ 80 ตัวได้มาจากดาราจักร NGC 1068 ในบริเวณใกล้เคียงซึ่งมีการศึกษาเป็นอย่างดี (หรือที่รู้จักในชื่อ M77 เนื่องจากเป็นรายการครั้งที่ 77 ในบัญชีรายชื่อวัตถุทางดาราศาสตร์ที่น่าสนใจในศตวรรษที่ 18 ที่สร้างขึ้นโดยนักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ชาร์ลส์ เมสสิเออร์)
NGC 47 ตั้งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 1068 ล้านปีแสง เป็นที่รู้จักว่าเป็น "ดาราจักรกัมมันต์" ซึ่งเป็นดาราจักรที่มีแกนกลางสว่างมาก มันอยู่ใกล้กว่าบลาซาร์ TXS 100+0506 ประมาณ 056 เท่า และมุมของมันสัมพันธ์กับเราหมายความว่ารังสีแกมมาจากแกนกลางของมันถูกบดบังจากการมองเห็นของเราด้วยฝุ่น อย่างไรก็ตาม นิวตริโนสามารถพุ่งทะลุฝุ่นเข้าสู่อวกาศได้อย่างมีความสุข
การค้นพบใหม่นี้จะให้ข้อมูลมากมายแก่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์เกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นภายใน NGC 1068 มีเอกสารหลายร้อยฉบับที่พยายามอธิบายวิธีการทำงานของแกนกลางในกาแลคซี และข้อมูล IceCube ใหม่ได้เพิ่มข้อมูลบางอย่างเกี่ยวกับนิวตริโนที่ จะช่วยปรับแต่งโมเดลเหล่านี้
บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.
เครดิตภาพ: NASA / ESA / เอ. ฟาน เดอร์ โฮเวน
