Havárie částic duchů v Antarktidě odhalují neviditelné jádro blízké galaxie

Střed galaxie plné černých děr s názvem NGC 1068, asi 47 milionů světelných let daleko od místa, kde sedíte, vysílá proudy záhadných částic. Tato „neutrina“, jinak známá jako „částice duchů“, jsou proslulá tím, že jsou nepolapitelná. strašit náš svět Po své existenci ale zanechává jen malé stopy.

Jak se objevují, pakety těchto neviditelných kousků se řítí vesmírným prostorem. Proplouvají jasnými hvězdami, které můžeme vidět, a obcházejí kapsy vesmíru, které se hemží zázraky, které ještě musíme objevit. Létá a létá a létá, až se občas srazí s detektorem hluboko pod zemským povrchem.

Let neutrin je plynulý. Vědci ale trpělivě čekají na jejich příchod.

Uhnízděný v asi 1 miliardě tun ledu, více než dva kilometry (1,24 mil) pod Antarktidou, leží Observatoř Ice Cube Neutrino. Dalo by se to nazvat lovec neutrin. Když nějaká neutrina dopraví svou partu na zamrzlý kontinent, IceCube je připraven.

v papíru Publikováno v pátek v časopise ScienceMezinárodní tým stojící za tímto ambiciózním experimentem potvrdil, že našel důkazy o 79 „emisích vysokoenergetických neutrin“ pocházejících z místa pobytu NGC 1068, což otevírá dveře novým – a nekonečně fascinujícím – typům fyziky. Vědci tomu říkají „neutrinová astronomie“.

Bylo by to odvětví astronomie, které by dokázalo to, co současné obory nedokázaly.

Před dneškem fyzici ukázali, že neutrina pocházejí pouze ze Slunce. Atmosféra naší planety. chemický mechanismus nazývaný radioaktivní rozpad; Supernovy. A – díky prvnímu IceCube Průlom v roce 2017 Zuřivá supermasivní černá díra mířila přímo na Zemi. Neplatný soubor TXS s názvem TXS 0506 + 056.

S tímto nově objeveným zdrojem neutrin vstupujeme do nové éry příběhu částic. Ve skutečnosti, podle výzkumného týmu, neutrina vycházející z NGC 1068 pravděpodobně obsahují miliony, miliardy, možná dokonce bilionů Množství energie držené neutriny zakořeněnými ve Slunci nebo supernovách. To jsou úžasná čísla, protože obecně jsou tyto strašidelné kousky tak silné, ale nepolapitelné, že každou sekundu, Triliony až triliony neutrin Pohybujte se přímo tělem. To se nedá říct.

A pokud chcete zastavit neutrino v jeho stopách, budete s ním muset bojovat blok olova Jeden světelný rok – i když částečná šance na úspěch bude. Využití těchto částic, verze NCG 1068 nebo ne, by nám tedy mohlo umožnit proniknout do oblastí vesmíru, které by byly normálně nepolapitelné.

Co teď?

Nejen, že je tento okamžik obrovský, protože nám poskytuje další důkazy o podivné částici, která ani nebyla oznámena Existující do roku 1956ale také proto, že neutrina jsou klíči v zákulisí našeho vesmíru.

Mají schopnost odhalovat jevy a řešit hádanky, které nedokážeme vyřešit žádnými jinými prostředky, což je hlavní důvod, proč se vědci snaží vyvinout neutrinovou astronomii.

„Vesmír má několik způsobů, jak s námi komunikovat,“ řekl ve čtvrtek novinářům Dennis Caldwell z National Science Foundation a člen týmu IceCube. „Elektromagnetické záření, které vidíme jako světlo hvězd, a gravitační vlny, které otřásají strukturou vesmíru – a elementární částice, jako jsou protony, neutrony a elektrony, emitované z místních zdrojů.

„Jednou z těchto elementárních částic byla neutrina, která prostupují vesmírem, ale bohužel jsou neutrina velmi obtížně detekovatelná.“

Ve skutečnosti i galaxie NGC 1068 a její obří černá díra jsou obvykle zakryty hustým závojem prachu a plynu, takže je obtížné je analyzovat pomocí dalekohledů a standardního optického vybavení – navzdory letům, kdy se vědci snažili proniknout jejím závojem. agentura NASA Vesmírný dalekohled Jamese Webba V tomto případě může mít nohu, protože infračervené očiAle neutrina by mohla být lepší způsob.

Očekává se, že bude generován za tak neprůhlednými obrazovkami, které filtrují náš vesmír, a tyto částice mohou přenášet kosmické informace zpoza těchto obrazovek, přibližovat se na velké vzdálenosti a přitom interagovat v podstatě s jakoukoli jinou hmotou a dodávat lidstvu čisté, nedotčené informace za nepolapitelnými rohy. z vesmíru.

„Máme svým způsobem velké štěstí, že můžeme dospět k úžasnému pochopení tohoto objektu,“ řekla Elisa Risconi z Technické univerzity v Mnichově a členka týmu IceCube o NGC 1068.

Je také třeba poznamenat, že existuje mnoho (mnoho) galaxií podobných NGC 1068 – klasifikované jako sievertní galaxie – z blejzrů podobných TXS 0506 + 056. To znamená, že nejnovější objev IceCube je pro astronomy neutrina pravděpodobně větším krokem kupředu než ten, který učinila observatoř.

Možná, že většina neutrin rozptýlených po celém vesmíru má kořeny v doppelgangerech NGC 1068. Ale ve velkém schématu věcí je pro neutrina mnohem více výhod než jen jejich zdroje.

Tito duchové, řekl Justin Vandenbrooke z University of Wisconsin-Madison a člen týmu IceCube, jsou schopni vyřešit dvě hlavní hádanky v astronomii.

Za prvé, velké množství galaxií v našem vesmíru se může pochlubit obrovskými gravitačními dutinami ve svých centrech a černé díry dosahují hmotností milionů až miliardkrát větších než naše Slunce. A tyto černé díry, když jsou aktivní, vystřelují ze svých útrob proudy světla – vyzařují dostatek světla, aby přesvítily každou hvězdu v samotné galaxii. Nechápeme, jak se to stalo,“ řekl jednoduše Vandenbroek. Neutrina by mohla poskytnout způsob, jak studovat oblasti kolem černých děr.

Druhý je obecný, ale nepřetržitý, skládačka z kosmického záření.

Opravdu nevíme, odkud kosmické záření pochází, ale tyto řetězce částic dosahují energií milionkrát vyšších, než jaké můžeme dosáhnout zde na Zemi pomocí lidmi vyrobených urychlovačů částic, jako je např. Ten v CERNu.

„Myslíme si, že neutrina mají svou roli,“ řekl Vandenbroek. „Něco, co by nám mohlo pomoci odpovědět na tato dvě tajemství černých děr okupujících extrémně jasné galaxie a původu kosmického záření.“

Dekáda na to, abychom chytili spoustu lidí

Aby bylo jasno, IceCube přesně nezachycuje neutrina.

V zásadě nám tato observatoř říká pokaždé, když neutrino interaguje s ledem, který ho pokrýval. „Neutrina téměř neinteragují s hmotou,“ tvrdil Vandenbroek. „Ale někdy se vzájemně ovlivňují.“

Když se miliony neutrin uvolní do ledové oblasti, kde byla vytvořena IceCube, alespoň jedno z nich má tendenci se srazit se zrnkem ledu. rozbije se a vytvoří záblesk světla. Senzory IceCube zachycují tento záblesk a vysílají signál na povrch, oznámení, která jsou poté analyzována stovkami vědců.

Deset let flash dat umožnilo týmu do značné míry naplánovat, odkud se zdá, že každé neutrino z oblohy pochází. Brzy se ukázalo, že hustá oblast emisí neutrin se nachází právě tam, kde je střed NGC 1068.

Ale i s takovým důkazem, řekl Ricconi, tým věděl, že „není čas otevřít šampaňské, protože stále musíme odpovědět na jednu základní otázku. Kolikrát k tomuto zarovnání došlo jen náhodou? Jak si můžeme být jisti, že neutrina?“ skutečně přicházejí?“ Kdo je takový?

Abychom tedy učinili věci co nejkonkrétnější a skutečně dokázali, že tato galaxie vyzařuje duchy, „vytvořili jsme stejný experiment 500 milionůkrát,“ řekl Risconi.

Na základě toho si mohu jen domýšlet, že konečně vyšla láhev Veuve. I když honička ještě neskončila.

„Právě začínáme škrábat povrch, pokud jde o hledání nových zdrojů neutrin,“ řekl Ignacio Taboada z Georgia Institute of Technology a člen týmu IceCube. „Musí existovat mnoho dalších zdrojů mnohem hlubších než NGC 1068, které se někde skrývají.“