Analiza neutrinilor IceCube leagă o posibilă sursă galactică de raze cosmice

Din moment ce fizicianul francez Pierre Auger a propus în 1939 cine care raze cosmice Ei trebuie să transporte cantități uriașe de energie, iar oamenii de știință s-au nedumerit asupra a ceea ce ar putea produce aceste grupuri puternice de protoni și neutroni care plouă pe atmosfera Pământului. Un posibil mijloc de identificare a unor astfel de surse este anularea căilor pe care le parcurg neutrinii cosmici de înaltă energie în drumul lor către Pământ, deoarece aceștia provin din ciocnirea razelor cosmice cu materia sau radiația, rezultând particule care apoi se descompun în neutrini și raze gamma.

Oamenii de știință cu cub de gheata Observatorul de neutrini din Antarctica a analizat acum un deceniu al acestor descoperiri de neutrini și a găsit dovezi că o galaxie activă numită Messier 77 (cunoscută și sub denumirea de Galaxy Squid) este un candidat puternic pentru un singur emițător de neutrini de înaltă energie, conform unui hârtie nouă Publicat în revista Science. Aduce astrofizicienii cu un pas mai aproape de rezolvarea misterului originii razelor cosmice de înaltă energie.

„Această observație reprezintă începutul capacității de a face efectiv astronomie cu neutrini”, Janet Conrad, membru IceCube de la MIT Fizica APS. „Ne-am luptat de mult timp să vedem potențiale surse cosmice de neutrini de foarte mare interes și acum am văzut una. Am spart o barieră”.

ca atare Anunta-ne mai devremeSi neutrini Călătorește aproape de viteza luminii. Poezia lui John Updike din 1959, „Femeia cosmică„laudă cele două trăsături cele mai definitorii ale neutrinilor: nu au nicio sarcină, iar de decenii, fizicienii au crezut că nu au masă (au de fapt o masă foarte mică). Neutrinii sunt cele mai abundente particule subatomice din univers, dar rareori interacționează. cu orice fel de material. Suntem bombardați constant în fiecare secundă de milioane de aceste particule minuscule, dar ele trec prin noi fără ca noi să le observăm. De aceea Isaac Asimov le-a numit „particule fantomă”.

Această viteză scăzută de reacție produce neutrini Este foarte greu de detectat, dar pentru că este atât de ușor, poate scăpa nestingherit (și astfel în mare măsură nealterat) prin ciocnirea cu alte particule de materie. Aceasta înseamnă că ar putea oferi indicii valoroase astronomilor despre sistemele îndepărtate, susținute de ceea ce poate fi învățat cu telescoapele din spectrul electromagnetic, precum și undele gravitaționale. Împreună, aceste diverse surse de informații au fost numite astronomie „Mesager multiplu”.

Majoritatea vânătorilor de neutrini își îngroapă experimentele adânc în pământ și este mai bine să anulați interferențele puternice din alte surse. În cazul IceCube, colaborarea include o serie de senzori optici de dimensiunea unui baschet, îngropați adânc în gheața Antarcticii. În acele rare ocazii când un neutrin tranzitoriu interacționează cu nucleul unui atom din gheață, coliziunea produce particule încărcate care emit lumină ultravioletă și fotoni albaștri. Acestea sunt captate de senzori.

Așadar, IceCube este bine poziționat pentru a ajuta oamenii de știință să-și progreseze cunoștințele despre originea razelor cosmice de înaltă energie. Ca Natalie Wolcoffer în mod convingător Explicat în Quanta În 2021:

O rază cosmică este doar un nucleu atomic – un proton sau un grup de protoni și neutroni. Cu toate acestea, razele cosmice rare cunoscute sub numele de „razele cosmice ultraenergetice” au la fel de multă energie ca și mingile de tenis servite profesional. Ei sunt de milioane de ori mai energici decât protonii care orbitează în jurul tunelului circular al Marelui Ciocnitor de Hadroni din Europa la 99,9999991% din viteza luminii. De fapt, cea mai energică rază cosmică descoperită vreodată, numită o particulă „doamne”, a lovit cerul în 1991 la 99,9999999999999999951% din viteza luminii, dându-i energia unei mingi de bowling care a căzut de la înălțimea umerilor la înălțimea degetelor. .

Dar de unde provin razele cosmice atât de puternice? Una dintre posibilitățile puternice Nuclei Galactici Activi (AGN), găsite în mijlocul unor galaxii. Energia sa provine din găurile negre supermasive din centrul galaxiei și/sau din rotația găurii negre.