Các tia vũ trụ bao gồm các hạt tích điện năng lượng cao liên tục bắn phá bầu khí quyển của trái đất. Những hạt này đến từ không gian sâu bên ngoài, chúng đã di chuyển hàng tỷ năm ánh sáng. Tuy nhiên, chúng bắt nguồn từ đâu? Điều gì bắn chúng xuyên qua Vũ trụ với một lực khủng khiếp như vậy? Những câu hỏi này là một trong những thách thức quan trọng nhất của vật lý thiên văn trong hơn một thế kỷ.
Một nhóm nghiên cứu quốc tế đứng đầu là Đại học Würzburg và Đại học Geneva (UNIGE) đang làm sáng tỏ một khía cạnh của bí ẩn này: neutrino được cho là sinh ra từ blazar, hạt nhân thiên hà được cung cấp năng lượng siêu lớn. lỗ đen.
Sara Buson luôn coi đó là một nhiệm vụ quan trọng. Vào năm 2017, nhà nghiên cứu và các cộng sự của ông lần đầu tiên giới thiệu blazar (TXS 0506+056) như một nguồn neutrino tiềm năng. Nghiên cứu đó đã gây ra một cuộc tranh luận khoa học về việc liệu có thực sự có mối liên hệ giữa blazars và neutrino năng lượng cao.
Sau khi thực hiện bước tích cực ban đầu này, nhóm của Giáo sư Buson đã nhận được tài trợ từ Hội đồng Nghiên cứu Châu Âu để khởi động một dự án nghiên cứu đa sứ giả đầy tham vọng vào tháng 2021 năm XNUMX. Phân tích nhiều tín hiệu (hoặc “sứ giả”, ví dụ như neutrino) từ Vũ trụ là yêu cầu. Mục tiêu chính là làm sáng tỏ nguồn gốc của neutrino vật lý thiên văn, có khả năng xác nhận áo choàng là nguồn rất chắc chắn đầu tiên của neutrino năng lượng cao ngoài thiên hà.
Dự án hiện đang cho thấy thành công đầu tiên của nó. Các nhà khoa học xác nhận- blazar có thể được liên kết một cách tự tin với neutrino vật lý thiên văn ở một mức độ chắc chắn chưa từng có.
Andrea Tramacere từ Đại học Geneva cho biết, “Quá trình bồi tụ và sự quay của lỗ đen dẫn đến sự hình thành các tia tương đối tính, trong đó các hạt được gia tốc và phát ra bức xạ có năng lượng bằng một nghìn tỷ năng lượng của ánh sáng khả kiến! Việc phát hiện ra mối liên hệ giữa những vật thể này và các tia vũ trụ có thể là 'viên đá Rosetta' của vật lý thiên văn năng lượng cao!”
Các nhà khoa học đã sử dụng dữ liệu neutrino từ Đài thiên văn IceCube Neutrino ở Nam Cực và BZCat, một trong những danh mục chính xác nhất về blazar. Sử dụng dữ liệu này, họ phải chứng minh rằng các blazar có vị trí định hướng trùng với vị trí định hướng của các neutrino không phải ngẫu nhiên ở đó.
Sau đó, các nhà khoa học phát triển phần mềm có thể ước tính mức độ phân bố của các vật thể này trên bầu trời trông giống nhau như thế nào.
Andrea Tramacere nói, “Sau khi tung xúc xắc nhiều lần, chúng tôi phát hiện ra rằng mối liên hệ ngẫu nhiên chỉ có thể vượt quá mối liên hệ của dữ liệu thực một lần trong một triệu lần thử! Đây là bằng chứng mạnh mẽ cho thấy hiệp hội của chúng ta là đúng.”
Bất chấp thành tích của họ, nhóm nghiên cứu cảm thấy rằng số lượng vật thể trong mẫu ban đầu này chỉ là “phần nổi của tảng băng chìm”. Họ đã thu thập được “bằng chứng quan sát mới” nhờ nỗ lực của mình, đây là thành phần chính trong việc tạo ra các mô hình máy gia tốc vật lý thiên văn chính xác hơn.
Các nhà khoa học lưu ý, “Điều chúng ta cần làm bây giờ là hiểu được sự khác biệt chính giữa các vật thể phát ra neutrino và những vật thể không phát ra. Điều này sẽ giúp chúng ta hiểu được mức độ mà môi trường và máy gia tốc 'giao tiếp' với nhau. Sau đó, chúng ta sẽ có thể loại trừ một số mô hình, cải thiện khả năng dự đoán của những mô hình khác và cuối cùng, thêm nhiều mảnh ghép vào câu đố vĩnh cửu về gia tốc tia vũ trụ!”
Tạp chí tham khảo:
- Sara Buson, Andrea Tramacere, et al. Bắt đầu hành trình xuyên vũ trụ: Khám phá các nhà máy neutrino ngoài thiên hà. Xuất bản năm 2022 Ngày 14 tháng 2022 • © XNUMX. (Các) Tác giả. Xuất bản bởi Hiệp hội Thiên văn Hoa Kỳ. DOI: 10.3847/2041-8213/ac7d5b
