Анализът на неутрино от IceCube свързва възможния галактически източник на космически лъчи

Тъй като френският физик Пиер Оже предложи през 1939г кой – кое космически лъчи Те трябва да носят огромни количества енергия и учените са озадачени какво би могло да произведе тези мощни клъстери от протони и неутрони, които падат върху земната атмосфера. Едно възможно средство за идентифициране на такива източници е да се отменят пътищата, по които високоенергийните космически неутрино поемат по пътя си към Земята, тъй като те възникват от космически лъчи, които се сблъскват с материя или радиация, което води до частици, които след това се разпадат на неутрино и гама лъчи.

Учени с кубче лед Антарктическата обсерватория за неутрино сега анализира десетилетието на тези открития на неутрино и откри доказателства, че активна галактика, т.нар. Месие 77 (известен също като галактиката Squid) е силен кандидат за единичен високоенергиен емитер на неутрино, според нова хартия Публикувано в списание Science. Това приближава астрофизиците една стъпка по-близо до разрешаването на мистерията на произхода на високоенергийните космически лъчи.

„Това наблюдение представлява зората на способността действително да се прави астрономия на неутрино“, Джанет Конрад, член на IceCube от MIT APS Физика. „Мъчихме се дълго време да видим потенциални източници на космически неутрино от много голям интерес и сега видяхме такъв. Прескочихме бариера.“

като такъв Уведомете ни по-раноИ на неутрино Пътуване близо до скоростта на светлината. Стихотворението на Джон Ъпдайк от 1959 г., „Космическо гал„възхвалява двете най-определящи характеристики на неутриното: Те нямат заряд и в продължение на десетилетия физиците смятаха, че нямат маса (те всъщност имат много малка маса). Неутриното са най-разпространените субатомни частици във Вселената, но те рядко взаимодействат с всякакъв вид материал А. Непрекъснато сме бомбардирани всяка секунда от милиони от тези малки частици, но те преминават през нас, без да ги забележим. Ето защо Айзък Азимов ги нарече „призрачни частици“.

Тази ниска скорост на реакция създава неутрино Много трудно се открива, но тъй като е толкова лек, той може да избяга безпрепятствено (и следователно до голяма степен непроменен) чрез сблъсък с други частици материя. Това означава, че те биха могли да осигурят ценни указания на астрономите за далечни системи, подкрепени от това, което може да се научи с телескопи в целия електромагнитен спектър, както и от гравитационните вълни. Заедно тези различни източници на информация са наречени астрономия с множество съобщения.

Повечето ловци на неутрино заравят своите експерименти дълбоко в земята и е по-добре да отменят силните смущения от други източници. В случая с IceCube, сътрудничеството включва масиви от оптични сензори с размер на баскетболна топка, заровени дълбоко в леда на Антарктика. В онези редки случаи, когато преходно неутрино взаимодейства с ядрото на атом в леда, сблъсъкът произвежда заредени частици, които излъчват ултравиолетова светлина и сини фотони. Те се улавят от сензори.

Така че IceCube е в добра позиция да помогне на учените да разширят знанията си за произхода на високоенергийните космически лъчи. Като Натали Уолкофър убедително Обяснено в Quanta През 2021 г.:

Космическият лъч е просто атомно ядро ​​- протон или група от протони и неутрони. Въпреки това, редките космически лъчи, известни като „свръхенергийни космически лъчи“, имат точно толкова енергия, колкото професионално сервираните тенис топки. Те са милиони пъти по-енергични от протоните, обикалящи около кръговия тунел на Големия адронен колайдер в Европа с 99,9999991% от скоростта на светлината. Всъщност, най-енергийният космически лъч, откриван някога, наречен „о, боже мой“ частица, удари небето през 1991 г. при 99,9999999999999999999951 процента от скоростта на светлината, придавайки му енергията на топка за боулинг, която пада от височината на раменете до височината на пръстите на краката .

Но откъде произлизат толкова мощни космически лъчи? Една от силните възможности Активни галактически ядра (AGN), открити в средата на някои галактики. Неговата енергия произлиза от свръхмасивните черни дупки в центъра на галактиката и/или от въртенето на черната дупка.