Величезна нейтринна обсерваторія похована глибоко в Антарктичний лід виявив лише друге позагалактичне джерело невловимих частинок, коли-небудь знайдене.
У результатах опубліковано минулого тижня в наука, Колаборація IceCube повідомляє про виявлення нейтрино з «активної галактики» під назвою NGC 1068, яка знаходиться приблизно в 47 мільйонах світлових років від Землі.
Як помітити нейтрино
Нейтрино — це дуже скромні фундаментальні частинки, які рідко взаємодіють ні з чим іншим. Коли вони були вперше виявлені в 1950-х роках, фізики незабаром зрозуміли, що вони певним чином будуть ідеальними для астрономії.
Оскільки нейтрино рідко мають щось спільне з іншими частинками, вони можуть безперешкодно подорожувати по Всесвіту. Однак через їхню сором’язливість їх також важко виявити. Щоб зловити достатньо, щоб бути корисним, вам потрібен дуже великий детектор.
Ось тут на допомогу приходить IceCube. Протягом семи літніх періодів з 2005 по 2011 роки вчені американської Південнополярної станції Амундсен-Скотт пробурили 86 отворів у льоду за допомогою бура з гарячою водою. Кожна діра має глибину майже 2.5 кілометра, ширину близько 60 сантиметрів і містить 60 детекторів світла розміром з баскетбольний м’яч, прикріплених до довгого кабелю.
Як це допомагає нам виявляти нейтрино? Іноді нейтрино стикається з протоном або нейтроном у льоду біля детектора. У результаті зіткнення утворюється набагато важча частинка, яка називається мюон, рухаючись настільки швидко, що випромінює блакитне світіння, яке можуть вловити детектори світла.
Вимірюючи, коли це світло потрапляє на різні детектори, можна обчислити напрямок, звідки прийшов мюон (і нейтрино). Розглядаючи енергію частинок, виявляється, що більшість нейтрино, які виявляє IceCube, утворюються в атмосфері Землі.
Однак невелика частка нейтрино дійсно надходить із космосу. Станом на 2022 рік було ідентифіковано тисячі нейтрино звідкись із далекого Всесвіту.
Звідки беруться нейтрино?
Здається, що вони надходять досить рівномірно з усіх боків, без видимих яскравих плям. Це означає, що там повинно бути багато джерел нейтрино.
Але що це за джерела? Є багато кандидатів, екзотичних об’єктів, таких як активні галактики, квазари, блазари та гамма-спалахи.
У 2018 році IceCube оголосив про відкриття першого ідентифікованого випромінювача нейтрино високої енергії: блазара, який є особливим типом галактики, яка випадково випускає струмінь частинок високої енергії в напрямку Землі.
Відомий як TXS 0506+056, блазар був ідентифікований після того, як IceCube побачив єдине нейтрино високої енергії та надіслав термінову телеграму астронома. Інші телескопи намагалися поглянути на TXS 0506+056 і виявили, що він також випромінює багато гамма-променів одночасно.
Це має сенс, оскільки ми вважаємо, що блазари працюють, розганяючи протони до екстремальних швидкостей, і ці високоенергетичні протони потім взаємодіють з іншим газом і випромінюванням, створюючи як гамма-промені, так і нейтрино.
Активна галактика
Блазар був першим виявленим позагалактичним джерелом. У цьому новому дослідженні IceCube визначив друге.
Науковці IceCube переглянули дані, які вони зібрали за перше десятиліття, застосувавши нові дивовижні методи, щоб отримати точніші вимірювання напрямків і енергії нейтрино.
У результаті і без того цікава яскрава пляма на тлі нейтринного світіння стала чіткішою. Близько 80 нейтрино прийшли з досить близької, добре вивченої галактики під назвою NGC 1068 (також відомої як M77, оскільки це 77-й запис у відомому каталозі цікавих астрономічних об’єктів XVIII століття, створеному французьким астрономом Шарлем Мессьє).
Розташована на відстані приблизно 47 мільйонів світлових років від Землі, NGC 1068 є відомою «активною галактикою», галактикою з надзвичайно яскравим ядром. Він приблизно в 100 разів ближчий, ніж блазар TXS 0506+056, і його кут відносно нас означає, що гамма-промені його ядра закриті від пилу. Однак нейтрино радісно летять прямо крізь пил у космос.
Це нове відкриття надасть астрофізикам і астрономам багато інформації про те, що саме відбувається всередині NGC 1068. Вже є сотні робіт, які намагаються пояснити, як працює внутрішнє ядро галактики, а нові дані IceCube додають деяку інформацію про нейтрино, які допоможе удосконалити ці моделі.
Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.
Зображення Фото: NASA / ESA / A. van der Hoeven
