Messier 77 galaksisinin kalbindeki aktif galaktik çekirdekten (AGN) gelen yüksek enerjili nötrinolar, IceCube nötrino gözlemevi tarafından tespit edildi. NGC 1068 olarak da bilinen galaksi, süper kütleli bir kara delik barındırıyor ve gözlemler, kozmik ışınlar yarattığına inanılan şiddetli süreçlere bir pencere açıyor.
Nötrinolar, diğer maddelerle zar zor etkileşime giren ve Dünya'dan kolayca geçebilen zor parçacıklardır. Buz küpü kozmik nötrinolar ve su molekülleri arasındaki son derece nadir çarpışmaları gözlemlemek için Güney Kutbu'nun altında bir kilometre küp buz kullanır. Bu etkileşimler, Cherenkov radyasyonu adı verilen buzda ışık parlamaları oluşturan hızlı hareket eden yüklü parçacıklar üretir. Işık, buzun içindeki 5000'den fazla dedektörden oluşan bir ağ tarafından yakalanır ve IceCube İşbirliğinde çalışan fizikçilerin nötrinoların nereden geldiğini anlamalarına olanak tanır.
IceCube duyurdu yüksek enerjili kozmik nötrinoların ilk gözlemleri 2013'te ve beş yıl sonra ilk kez bir blazar adı verilen bir AGN türünden kozmik yüksek enerjili nötrino.
Şimdi, IceCube bilim adamları, şimdiye kadarki en büyük yüksek enerjili nötrinoları rapor ediyorlar. Bunlar 79 milyon ışıklık bir galaksi olan M77'den gelen 47 parçacık.-yıllar uzakta. Gözlemler Mayıs 2011 ile Mayıs 2020 arasında kaydedildi ve işbirliği, nötrinoların M77'nin AGN'sinin çekirdeğinden ortaya çıktığını ve aksi takdirde görüşümüzden kalın bir toz ve gaz simidi tarafından gizlendiğini düşünüyor.
Kozmik ışın bağlantısı
Astrofizikçiler, 79 yüksek enerjili nötrinoların, protonlar gibi yüklü parçacıklar AGN içindeki manyetik alanlar tarafından yüksek enerjilere hızlandırıldığında yaratıldığına inanıyorlar. Bu hızlandırılmış parçacıkların bazıları kara delikten kaçacak ve kozmik ışınlar haline gelecek. Diğerleri, bir mezon saçılması üretmek için AGN içindeki parçacıklar veya fotonlarla çarpışacaktır. Bu mezonlar daha sonra hızla gama ışınlarına ve nötrinolara bozunur. M77'de, gama ışınları galaksinin tozlu simit tarafından zayıflatılır, ancak nötrinoların çoğu engellenmeden geçer - bazıları sonunda Dünya'ya ulaşır.
Parçacık ivmesinin bir AGN içinde var olan güçlü, bükülen manyetik alanları içermesi çok muhtemeldir. Ancak, bu manyetik ivmenin nerede meydana geldiği açık değildir. Muhtemel konumlar, süper kütleli kara deliğe dönen maddenin toplanma diskini veya kara deliği hemen çevreleyen çok sıcak bölge olan parlayan koronayı içerir. Diğer bir olasılık, ivmenin, AGN'den yığılma diskine dik yönlerde püsküren madde jetlerinde meydana gelmesidir.
Frances Halzen IceCube İşbirliğini yöneten Wisconsin Üniversitesi'nden Madison, Fizik dünyası Gözlemlerin, nötrinoların AGN'nin "koza" adı verilen bir bölgesinden geldiğini ortaya koyduğuna göre, bu, maddenin jetler tarafından dışa doğru üflendiği ve koronayı örttüğü AGN'nin çekirdek bölgesidir.
Gama ışını algılanmadı
“Nötrinolarla birlikte kaçınılmaz olarak üretilen [gama ışını] fotonlar, yoğun çekirdekte enerji kaybeder ve daha düşük enerjilerde ortaya çıkar” diye açıklıyor. "Bu, NASA Fermi [gama ışını] uydusunun tespit edilen nötrinoların enerji aralığındaki kaynağı tespit etmemesi gerçeğiyle vurgulanmaktadır."
Geleneksel görüş, bir AGN tarafından yayılan çoğu parçacığın ve radyasyonun sıcak toplanma diskinden kaynaklandığıdır, ancak bu termal emisyon modelinin doğruluğuna ilişkin şüpheler artmaktadır. Andy Lawrence Edinburgh Üniversitesi'nden bazı AGN'lerin değişken parlaklığa sahip olduğuna ve bu dalgalanmaların, yığılma diskindeki değişikliklerle ilişkilendirilemeyecek kadar hızlı gerçekleştiğine dikkat çekiyor. IceCube işbirliğinde yer almayan Lawrence, "Daha sofistike bir disk teorisi artı disk koronasında veya jetinde eşlik eden termal olmayan emisyon hile yapabilir" diye ekliyor.
Gerçekten de, IceCube tarafından yapılan bu son gözlem, parçacık ivmesinin yığılma diskinden ziyade AGN'nin koronasında meydana geldiği fikrini destekliyor gibi görünüyor.
Gelecek nesil
Bir AGN'de parçacıkların nasıl hızlandırıldığına dair gizem, bu 79 nötrino ile çözülemese de, dedektörün yükseltilmesi olarak adlandırılan IceCube Nesil 2 2033 yılına kadar tamamlanmalıdır.
IceCube, dört galaksiyi olası kozmik ışın kaynakları olarak tanımlar
Halzen, 2. Neslin AGN'ler gibi nötrino kaynaklarını incelemek için tasarlandığını söylüyor. "Detektör, IceCube hacminin sekiz katından fazlasına ve daha da önemlisi, daha iyi açısal çözünürlüğe sahip olacak. İkisinin birleşimi, şu anda olduğu gibi on yıl yerine bir yıllık verilerle tespitlere izin verecek.”
Messier 77, hem amatör hem de profesyonel gökbilimciler tarafından iyi çalışılmış bir gökadadır. Bu nedenle, yüksek enerjili nötrinoları nasıl ürettiğini anlamak, M77'nin diğer aktif gökadaları anlamak için bir Rosetta Taşı olmasına izin verebilir.
Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Bilim.
