รังสีคอสมิกที่ประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงจะโจมตีชั้นบรรยากาศของโลกอย่างต่อเนื่อง อนุภาคเหล่านี้มาจากห้วงอวกาศลึก และเดินทางหลายพันล้านปีแสง อย่างไรก็ตาม พวกเขามาจากไหน? อะไรยิงพวกเขาผ่านจักรวาลด้วยพลังอันมหาศาลเช่นนี้? คำถามเหล่านี้เป็นหนึ่งในความท้าทายที่สำคัญที่สุดของฟิสิกส์ดาราศาสตร์มานานกว่าศตวรรษ
ทีมวิจัยนานาชาตินำโดย มหาวิทยาลัยWürzburg และ มหาวิทยาลัยเจนีวา (UNIGE) กำลังให้ความกระจ่างในด้านหนึ่งของความลึกลับนี้: เชื่อกันว่านิวตริโนเกิดในบลาซาร์ ซึ่งเป็นนิวเคลียสของกาแลคซีที่ได้รับอาหารจากมวลมหาศาล หลุมดำ.
Sara Buson คิดเสมอว่านี่เป็นงานที่สำคัญ ในปี 2017 นักวิจัยและเพื่อนร่วมงานของเขาได้แนะนำบลาซาร์ (TXS 0506+056) เป็นแหล่งนิวตริโนที่มีศักยภาพเป็นครั้งแรก การศึกษาครั้งนั้นจุดประกายให้เกิดการถกเถียงทางวิทยาศาสตร์ว่ามีความเชื่อมโยงกันอย่างแท้จริงระหว่างบลาซาร์กับหรือไม่ นิวตริโนพลังงานสูง.
หลังจากดำเนินการก้าวแรกเชิงบวกนี้ ทีมของศาสตราจารย์ Buson ได้รับเงินทุนจากสภาวิจัยแห่งยุโรปเพื่อเปิดตัวโครงการวิจัยผู้ส่งสารหลายรายที่มีความทะเยอทะยานในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2021 การวิเคราะห์สัญญาณจำนวนมาก (หรือ "ผู้ส่งสาร" เช่น นิวตริโน) จากจักรวาลนั้น ที่จำเป็น. วัตถุประสงค์หลักคือการให้ความกระจ่างเกี่ยวกับต้นกำเนิดของนิวตริโนทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ซึ่งอาจเป็นการยืนยันได้ บลาซาร์ เป็นแหล่งนิวตริโนนอกกาแลคซีพลังงานสูงแหล่งแรกที่แน่นอน
โครงการนี้กำลังแสดงให้เห็นถึงความสำเร็จครั้งแรก นักวิทยาศาสตร์ยืนยันว่าบลาซาร์สามารถเชื่อมโยงกับนิวตริโนทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้อย่างมั่นใจในระดับความแน่นอนที่ไม่เคยมีมาก่อน
Andrea Tramacere จากมหาวิทยาลัยเจนีวากล่าวว่า “กระบวนการสะสมและการหมุนของหลุมดำทำให้เกิดไอพ่นสัมพัทธภาพ ซึ่งอนุภาคจะถูกเร่งและปล่อยรังสีออกมาเป็นพลังงานถึงพันล้านของแสงที่ตามองเห็น! การค้นพบความเชื่อมโยงระหว่างวัตถุเหล่านี้กับรังสีคอสมิกอาจเป็น 'หินโรเซตตา' ของดาราศาสตร์ฟิสิกส์พลังงานสูง!”
นักวิทยาศาสตร์ใช้ข้อมูลนิวตริโนจากหอดูดาว IceCube Neutrino ในทวีปแอนตาร์กติกาและ BZCat ซึ่งเป็นหนึ่งในบัญชีรายชื่อบลาซาร์ที่แม่นยำที่สุด เมื่อใช้ข้อมูลนี้ พวกเขาต้องพิสูจน์ว่าบลาซาร์ที่มีตำแหน่งทิศทางใกล้เคียงกับนิวตริโนไม่ได้อยู่ที่นั่นโดยบังเอิญ
นักวิทยาศาสตร์จึงพัฒนาซอฟต์แวร์ที่สามารถประมาณได้ว่าการกระจายตัวของวัตถุเหล่านี้บนท้องฟ้ามีลักษณะเหมือนกันมากน้อยเพียงใด
อันเดรีย ทรามาเซเร กล่าวว่า “หลังจากทอยลูกเต๋าหลายครั้ง เราค้นพบว่าการเชื่อมโยงแบบสุ่มสามารถเกินข้อมูลจริงได้เพียงหนึ่งครั้งในล้านการทดลอง! นี่เป็นหลักฐานที่ชัดเจนว่าสมาคมของเราถูกต้อง”
แม้ว่าพวกเขาจะประสบความสำเร็จ แต่ทีมศึกษาก็รู้สึกว่าจำนวนสิ่งต่างๆ ในกลุ่มตัวอย่างเริ่มแรกนี้เป็นเพียง "ยอดภูเขาน้ำแข็ง" เท่านั้น พวกเขาได้รวบรวม "หลักฐานเชิงสังเกตใหม่" ด้วยความพยายามซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในการสร้างแบบจำลองเครื่องเร่งทางดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่แม่นยำยิ่งขึ้น
นักวิทยาศาสตร์ เด่น, “สิ่งที่เราต้องทำตอนนี้คือการเข้าใจความแตกต่างหลักระหว่างวัตถุที่ปล่อยนิวตริโนกับวัตถุที่ไม่ปล่อยนิวตริโน สิ่งนี้จะช่วยให้เราเข้าใจถึงขอบเขตที่สภาพแวดล้อมและคันเร่ง 'พูดคุย' กัน จากนั้นเราจะสามารถแยกแยะแบบจำลองบางแบบได้ ปรับปรุงพลังการทำนายของแบบจำลองอื่น ๆ และสุดท้ายก็เพิ่มชิ้นส่วนเพิ่มเติมให้กับปริศนานิรันดร์ของการเร่งความเร็วของรังสีคอสมิก!”
การอ้างอิงวารสาร:
- ซารา บูซอน, แอนเดรีย ทรามาเซเร และคณะ เริ่มต้นการเดินทางข้ามจักรวาล: การค้นพบโรงงานนิวตริโนนอกกาแลคซี เผยแพร่เมื่อ 2022 กรกฎาคม 14 • © 2022 ผู้แต่ง เผยเเพร่โดย สมาคมดาราศาสตร์อเมริกัน. ดอย: 10.3847/2041-8213/ac7d5b
