Analiza neutrinilor IceCube identifică o posibilă sursă galactică pentru razele cosmice
IceCube/NSF
Din moment ce fizicianul francez Pierre Auger a propus în 1939 acest raze cosmice trebuie să transporte cantități incredibile de energie, oamenii de știință s-au întrebat ce ar putea produce aceste grupuri puternice de protoni și neutroni care plouă pe atmosfera Pământului. O modalitate posibilă de a identifica astfel de surse este de a urmări căile parcurse de neutrini cosmici de înaltă energie în drumul lor către Pământ, deoarece aceștia sunt creați de razele cosmice care se ciocnesc cu materia sau radiația, producând particule care apoi se descompun în neutrini și raze gamma.
oamenii de stiinta cu Cub de gheata Observatorul de neutrini de la Polul Sud a analizat acum un deceniu de astfel de detectări de neutrini și a găsit dovezi că o galaxie activă numită Messier 77 (alias Squid Galaxy) este un candidat puternic pentru un astfel de 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 marchează începutul posibilității de a face cu adevărat astronomie cu neutrini”, a spus Janet Conrad, coleg IceCube, de la MIT. spune APS Fizica. „Ne-am luptat atât de mult timp să vedem surse potențiale de neutrini cosmici de foarte mare importanță și acum am văzut unul. Am spart o barieră”.
La fel de am raportat deja, neutrini călători aproape de viteza luminii. Poezia lui John Updike din 1959, „fiere cosmică„Omagiu celor două caracteristici 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 cea mai abundentă particulă subatomică din univers, dar foarte rar. interacționează cu orice tip de materie. Suntem bombardați constant în fiecare secundă de milioane de aceste particule minuscule, dar ele trec prin noi fără ca noi să le observăm, motiv pentru care Isaac Asimov le-a numit „particule fantomă”.
Nicolle R. Fuller, IceCube/NSF
Această rată scăzută de interacțiune face neutrini extrem de greu de detectat, dar pentru că sunt atât de ușoare, pot scăpa nestingherite (și, prin urmare, în mare măsură neafectate) de la coliziunile cu alte particule de materie. Aceasta înseamnă că ele pot oferi indicii valoroase astronomilor despre sistemele îndepărtate, sporite și mai mult de ceea ce poate fi învățat cu telescoapele din spectrul electromagnetic, precum și undele gravitaționale. Împreună, aceste surse diferite de informații au fost denumite astronomie „multi-mesager”.
Majoritatea vânătorilor de neutrini își îngroapă experimentele adânc în subteran, pentru a anula mai bine interferențele zgomotoase din alte surse. În cazul IceCube, colaborarea include rețele de senzori optici de dimensiunea unui baschet îngropați adânc în gheața Antarctică. În rarele ocazii în care un neutrin care trece interacționează cu nucleul unui atom din gheață, coliziunea produce particule încărcate care emit fotoni UV și albaștri. Acestea sunt preluate de senzori.
Prin urmare, IceCube este bine plasat pentru a ajuta oamenii de știință să-și progreseze cunoștințele despre originea razelor cosmice de înaltă energie. Ca Natalie Wolchover cu convingere i-a explicat lui Quanta in 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 „energie foarte mare” razele cosmice au la fel de multă energie ca mingile de tenis servite de profesioniști. Ele sunt de milioane de ori mai energice decât protonii care zboară în jurul tunelului circular al Marelui Ciocnitor de Hadroni din Europa la 99,9999991% din viteza luminii. De fapt, cea mai energetică rază cosmică detectată vreodată, numită „Oh-My-God Particule”, a lovit cerul în 1991 la ceva de genul 99,99999999999999999951% din viteza luminii, oferindu-i aproximativ energia unei mingi de bowling scăpat din înălțimea umărului pe un deget de la picior.
Dar de unde provin aceste raze cosmice puternice? O posibilitate puternică este nuclee galactice active (AGN), găsite în centrul unor galaxii. Energia lor provine din găurile negre supermasive din centrul galaxiei și/sau din rotația găurii negre.