Analýza neutrin IceCube spojuje možný galaktický zdroj kosmického záření

Protože francouzský fyzik Pierre Auger navrhl v roce 1939 kteří což kosmické paprsky Musí nést obrovské množství energie a vědci si lámali hlavu nad tím, co by mohlo vytvořit tyto silné shluky protonů a neutronů, které prší do zemské atmosféry. Jedním z možných způsobů identifikace takových zdrojů je zrušit cesty, kterými se vysokoenergetická kosmická neutrina ubírají na své cestě k Zemi, protože pocházejí ze srážky kosmického záření s hmotou nebo zářením, což vede k částicím, které se pak rozpadají na neutrina a gama záření.

Vědci s Kostka ledu Antarktická neutrinová observatoř nyní analyzovala hodnotu těchto objevů neutrin za desetiletí a našla důkazy, že aktivní galaxie tzv. Messier 77 (také známá jako Galaxie oliheň) je podle studie silným kandidátem na jeden vysokoenergetický neutrinový zářič. nový papír Publikováno v časopise Science. Přibližuje astrofyziky o krok blíže k vyřešení záhady původu vysokoenergetického kosmického záření.

„Toto pozorování představuje úsvit schopnosti skutečně provádět neutrinovou astronomii,“ Janet Conrad, členka IceCube z MIT APS fyzika. „Dlouho jsme se snažili vidět potenciální zdroje kosmických neutrin, které by nás velmi zajímaly, a teď jsme jeden viděli. Prolomili jsme bariéru.“

jako takové Informujte nás dříveA neutrina Cestujte blízko rychlosti světla. Báseň Johna Updikea z roku 1959, „Kosmická dívka„chválí dva nejdůležitější rysy neutrin: Nemají žádný náboj a po celá desetiletí si fyzici mysleli, že nemají žádnou hmotnost (ve skutečnosti mají velmi malou hmotnost). Neutrina jsou nejhojnější subatomární částice ve vesmíru, ale jen zřídka interagují s jakýmkoliv druhem materiálu. Každou sekundu jsme neustále bombardováni miliony těchto drobných částic, přesto procházejí přímo námi, aniž bychom si jich všimli. Proto je Isaac Asimov nazval „částicemi duchů“.

Tato nízká rychlost reakce vytváří neutrina Je velmi obtížné to odhalitale protože je tak lehký, může uniknout nerušeně (a tedy do značné míry nezměněn) srážkou s jinými částicemi hmoty. To znamená, že by astronomům mohli poskytnout cenné vodítka o vzdálených systémech, podpořených tím, co se lze naučit pomocí teleskopů napříč elektromagnetickým spektrem, stejně jako gravitačními vlnami. Společně byly tyto různé zdroje informací nazývány astronomií „Multiple Messenger“.

Většina lovců neutrin pohřbí své experimenty hluboko v zemi a je lepší zrušit hlasité rušení z jiných zdrojů. V případě IceCube spolupráce zahrnuje pole optických senzorů velikosti basketbalu pohřbených hluboko v ledu Antarktidy. V těch vzácných případech, kdy přechodné neutrino interaguje s jádrem atomu v ledu, srážka produkuje nabité částice, které vyzařují ultrafialové světlo a modré fotony. Ty jsou zachycovány senzory.

IceCube má tedy dobrou pozici, aby pomohl vědcům rozšířit znalosti o původu vysokoenergetického kosmického záření. Jako Natalie Wolcoffer přesvědčivě Vysvětleno v Quantě V roce 2021:

Kosmické záření je jen atomové jádro – proton nebo skupina protonů a neutronů. Vzácné kosmické záření známé jako „ultraenergetické kosmické záření“ má však právě tolik energie jako profesionálně podávané tenisové míčky. Mají milionkrát větší energii než protony obíhající kolem kruhového tunelu Velkého hadronového urychlovače v Evropě rychlostí 99,9999991 % rychlosti světla. Ve skutečnosti nejenergetickejší kosmický paprsek, který byl kdy objeven, přezdívaný „bože“ částice, dopadl na oblohu v roce 1991 rychlostí 99,9999999999999999999951 procenty rychlosti světla, což mu dalo energii bowlingové koule, která spadla z výšky ramen do výšky paty. .

Kde ale takové silné kosmické paprsky pocházejí? Jedna ze silných možností Aktivní galaktická jádra (AGNs), nalezený uprostřed některých galaxií. Jeho energie pochází ze supermasivních černých děr ve středu galaxie a/nebo z rotace černé díry.