آئس کیوب ایک فعال کہکشاں نیوکلئس سے اعلی توانائی والے نیوٹرینو کا پتہ لگاتا ہے۔

میسیئر 77 کہکشاں کے قلب میں فعال کہکشاں نیوکلئس (AGN) سے اعلی توانائی والے نیوٹرینو کو آئس کیوب نیوٹرینو آبزرویٹری نے دریافت کیا ہے۔ NGC 1068 کے نام سے بھی جانا جاتا ہے، کہکشاں ایک زبردست بلیک ہول کی بندرگاہ ہے اور مشاہدات پرتشدد عمل کی ایک کھڑکی کھولتے ہیں جن کے بارے میں خیال کیا جاتا ہے کہ کائناتی شعاعیں پیدا ہوتی ہیں۔

نیوٹرینو وہ ذرّات ہیں جو بمشکل دوسرے مادے کے ساتھ تعامل کرتے ہیں اور آسانی سے زمین سے سیدھے گزر سکتے ہیں۔ برف کے کیوب کائناتی نیوٹرینو اور پانی کے مالیکیولز کے درمیان انتہائی نایاب تصادم کا مشاہدہ کرنے کے لیے قطب جنوبی کے نیچے ایک مکعب کلومیٹر برف کا استعمال کرتا ہے۔ یہ تعاملات تیزی سے حرکت کرنے والے چارج شدہ ذرات پیدا کرتے ہیں جو برف میں روشنی کی چمک پیدا کرتے ہیں جسے Cherenkov تابکاری کہتے ہیں۔ روشنی کو برف کے اندر 5000 سے زیادہ ڈیٹیکٹرز کے نیٹ ورک کے ذریعے پکڑا جاتا ہے، جس سے آئس کیوب تعاون میں کام کرنے والے ماہرین طبیعیات کو کام کرنے کی اجازت ملتی ہے کہ نیوٹرینو کہاں سے آئے ہیں۔

آئس کیوب نے اس کا اعلان کیا۔ اعلی توانائی والے کائناتی نیوٹرینو کا پہلا مشاہدہ 2013 میں اور پانچ سال بعد اس نے پہلی بار ایک کا پتہ لگایا AGN کی ایک قسم سے کائناتی ہائی انرجی نیوٹرینو جسے بلزار کہتے ہیں۔.

اب، آئس کیوب کے سائنس دان اپنے اب تک کے سب سے بڑے ہائی انرجی نیوٹرینو کی اطلاع دے رہے ہیں۔ یہ M79 سے 77 ذرات ہیں جو کہ ایک کہکشاں ہے جو 47 ملین روشنی ہے۔-سال دور مشاہدات مئی 2011 اور مئی 2020 کے درمیان ریکارڈ کیے گئے تھے اور تعاون کا خیال ہے کہ نیوٹرینو M77 کے AGN کے مرکز سے ابھرے ہیں، جو دوسری صورت میں دھول اور گیس کے ایک موٹے ٹورس سے ہماری نظروں سے پوشیدہ ہے۔

کاسمک رے کنکشن

ماہرین فلکیات کا خیال ہے کہ 79 ہائی انرجی نیوٹرینو اس وقت تخلیق کیے گئے تھے جب چارج شدہ ذرات جیسے پروٹون کو AGN کے اندر مقناطیسی میدانوں کے ذریعے اعلیٰ توانائیوں کی طرف تیز کیا جاتا ہے۔ ان میں سے کچھ تیز ذرات بلیک ہول سے بچ جائیں گے اور کائناتی شعاعیں بن جائیں گے۔ دوسرے AGN کے اندر ذرات یا فوٹوون سے ٹکرائیں گے تاکہ میسنوں کا ایک ٹکڑا پیدا ہو۔ اس کے بعد یہ میسن تیزی سے گر کر گاما شعاعوں اور نیوٹرینو میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔ M77 میں، گاما کی شعاعیں کہکشاں کے دھول دار ٹورس سے کم ہوتی ہیں، لیکن زیادہ تر نیوٹرینو بغیر کسی رکاوٹ کے گزرتے ہیں - کچھ بالآخر زمین تک پہنچ جاتے ہیں۔

یہ بہت ممکن ہے کہ ذرات کی سرعت میں طاقتور، گھومنے والے مقناطیسی میدان شامل ہوں جو AGN کے اندر موجود ہیں۔ تاہم، یہ واضح نہیں ہے کہ یہ مقناطیسی سرعت کہاں ہوتی ہے۔ ممکنہ جگہوں میں مادے کی ایکریشن ڈسک شامل ہوتی ہے جو سپر میسیو بلیک ہول یا چمکتے ہوئے کورونا میں گھومتی ہے، جو بلیک ہول کے فوراً گرد بہت گرم خطہ ہے۔ ایک اور امکان یہ ہے کہ ایکسلریشن مادے کے جیٹ طیاروں میں ہوتی ہے جو AGN سے خارج ہونے والی سمتوں میں ایکریشن ڈسک کے سیدھے ہوتے ہیں۔

فرانسس ہالزن یونیورسٹی آف وسکونسن، میڈیسن، جو آئس کیوب تعاون کی قیادت کرتی ہے، بتاتی ہے طبیعیات کی دنیا مشاہدات سے پتہ چلتا ہے کہ نیوٹرینو AGN کے ایک خطے سے آتے ہیں جسے "کوکون" کہا جاتا ہے، یہ AGN کا ایک بنیادی خطہ ہے جس میں مادے کو جیٹ طیاروں کے ذریعے باہر کی طرف اڑا دیا جاتا ہے اور کورونا کو گھیر لیا جاتا ہے۔

گاما شعاعوں کا کوئی پتہ نہیں چلا

"وہ [gamma-ray] فوٹون جو ناگزیر طور پر نیوٹرینو کے ساتھ پیدا ہوتے ہیں، گھنے کور میں توانائی کھو دیتے ہیں اور کم توانائیوں پر ابھرتے ہیں،" وہ بتاتے ہیں۔ "یہ اس حقیقت سے واضح ہوتا ہے کہ NASA فرمی [gamma-ray] سیٹلائٹ دریافت کیے گئے نیوٹرینو کی توانائی کی حد میں ذریعہ کا پتہ نہیں لگاتا ہے۔"

روایتی نظریہ یہ ہے کہ AGN کے ذریعہ خارج ہونے والے زیادہ تر ذرات اور تابکاری گرم ایکریشن ڈسک سے نکلتی ہے، تاہم اخراج کے اس تھرمل ماڈل کی صداقت کے بارے میں شکوک و شبہات بڑھ رہے ہیں۔ اینڈی لارنس یونیورسٹی آف ایڈنبرا نے نشاندہی کی ہے کہ کچھ AGNs کی چمک متغیر ہوتی ہے، اور یہ اتار چڑھاو بہت تیزی سے ہوتا ہے جو کہ ایکریشن ڈسک میں ہونے والی تبدیلیوں سے منسلک ہوتا ہے۔ لارنس، جو IceCube کے تعاون میں شامل نہیں ہے، مزید کہتے ہیں کہ "یہ ہو سکتا ہے کہ ایک زیادہ نفیس ڈسک تھیوری کے علاوہ ڈسک کورونا یا جیٹ میں غیر تھرمل اخراج کے ساتھ یہ چال چل سکے۔"

درحقیقت، آئس کیوب کا یہ تازہ ترین مشاہدہ اس خیال کی پشت پناہی کرتا ہے کہ ذرات کی سرعت ایکریشن ڈسک کی بجائے AGN کے کورونا میں ہوتی ہے۔

اگلی نسل

اگرچہ AGN میں ذرات کو کس طرح تیز کیا جاتا ہے اس معمہ کو ان 79 نیوٹرینو کے ساتھ حل نہیں کیا جا سکتا، اور ڈیٹیکٹر کو اپ گریڈ کیا جاتا ہے۔ آئس کیوب جنریشن 2 2033 تک مکمل ہونا چاہئے۔

ہالزن کا کہنا ہے کہ جنریشن 2 کو نیوٹرینو ذرائع جیسے کہ AGNs کا مطالعہ کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ "ڈیٹیکٹر کے پاس آئس کیوب کے حجم سے آٹھ گنا زیادہ اور اہم بات یہ ہے کہ بہتر کونیی ریزولوشن بھی ہوگا۔ دونوں کا مجموعہ ایک دہائی کے بجائے ایک سال کے ڈیٹا کے ساتھ پتہ لگانے کی اجازت دے گا جیسا کہ اب ہے۔

Messier 77 شوقیہ اور پیشہ ور ماہرین فلکیات کے ذریعہ ایک اچھی طرح سے مطالعہ کی گئی کہکشاں ہے۔ یہ سمجھنا کہ یہ کس طرح اعلی توانائی والے نیوٹرینو پیدا کرتا ہے لہذا M77 کو دوسری فعال کہکشاؤں کو سمجھنے کے لیے روزیٹا پتھر بننے کی اجازت دے سکتا ہے۔

تحقیق میں بیان کیا گیا ہے۔ سائنس.