Resultaterne af undersøgelsen blev præsenteret på et videnskabeligt online webinar, hvor eksperter deltog
Hvad har forskerne gjort?
En international gruppe af astronomer for første gangfundet beviser for højenergi-neutrino-emissioner fra galaksen NGC 1068 i en afstand af 47 millioner lysår fra Jorden. Den er også kendt som Messier 77 og er placeret i stjernebilledet Cetus. På grund af sin lysstyrke og aktivitet er NGC 1068 et af de mest berømte og velundersøgte objekter. Den blev opdaget tilbage i 1780, og nu kan den observeres med en stor kikkert.
På trods af det faktum, at forskerne ved meget om NGC 1068, var det ikke så let at observere dens skjulte neutrinoaktivitet. Hvorfor præcis, vil vi fortælle lidt senere.
Hvordan gjorde de det?
Forskere opdager neutrinoer takket være observatorietisterning. Det er et massivt neutrinoteleskop, der dækker en milliard tons forarbejdet is fra 1,5 til 2,5 km under overfladen af Antarktis nær Sydpolen.
Når en neutrino interagerer med molekyler i klar antarktisk is, producerer den sekundære partikler, der efterlader et spor af blåt lys, når de passerer gennem IceCube-detektoren.
Billedkredit og ophavsret: Nicole R. Fuller, IceCube/NSF
Dette er et unikt observatorium, der udforskerde fjerneste hjørner af universet her på Jorden, ved hjælp af neutrinoer. Det er takket være ham, at forskerne rapporterede den første observation af en højenergi-neutrinokilde i 2018. Vi taler om objektet TXS 0506 + 056, en kraftig blazar, som er placeret på venstre skulder af Orion, en konstellation 4 milliarder lysår fra Jorden.
Opdagelsen af en anden kilde til højenergiske neutrinoer og kosmiske stråler er resultatet af mere end 30 års videnskabelig forskning. Illustration: IceCube/NSF
Når neutrinoer interagerer med molekyler i klar antarktisk is, producerer det sekundære partikler. De efterlader et spor af blåt lys, når de passerer gennem IceCube-detektoren.
I alt akkumulerede han ca80 neutrinoer af teraelektronvoltenergi fra NGC 1068. Som forfatterne til den nye undersøgelse forklarer, var de i stand til at "fange" partiklerne takket være en omhyggelig opdatering af detektorkalibreringen. Udstyrets eksperters arbejde forbedrede rekonstruktionen af neutrinoretningen. Med enkle ord var fysikere i stand til mere præcist at spore partiklernes vej fra NGC 1068.
Hvad er neutrinoer?
Neutrinoer er det almindelige navn for neutralefundamentale partikler med halvt heltals spin. Deres ejendommelighed er, at de kun deltager i svage og gravitationelle interaktioner og tilhører klassen af leptoner. Nu kender fysikere til tre typer af disse partikler: elektron-, muon- og tau-neutrinoer, såvel som deres tilsvarende antipartikler. Et andet træk ved neutrinoer er, at de har meget lille masse og ingen ladning .
IceCube-detektordiagram. Illustration: IceCube/NSF
Studiet af disse partikler er et af de vigtigste områder inden for fysik. Med deres hjælp finder og studerer forskere effekter, der ligger uden for standardmodellen.
Standardmodel – teoretisken konstruktion i partikelfysik, der beskriver de elektromagnetiske, svage og stærke vekselvirkninger mellem alle elementarpartikler. Den moderne formulering blev færdig for omkring 20 år siden efter eksperimentel bekræftelse af eksistensen af kvarker.
Ved hjælp af solneutrinoer studerer astronomer de processer, der sker på Solen i realtid.
Hvordan fungerer en neutrino?
I modsætning til lys kan neutrinoer flygte fraekstremt tætte miljøer i universet og når Jorden. Stof og elektromagnetiske felter, der gennemsyrer det ekstragalaktiske rum, har praktisk talt ingen effekt på dem.
Selvom videnskabsmænd kom op med neutrino-astronomi mereFor 60 år siden gjorde partiklernes svage interaktion med stof og stråling dem utroligt svære at opdage. Men dette er stadig meget vigtigt. Forskere kalder neutrinoer en "nøgle", der vil hjælpe med at studere de mest ekstreme objekter i rummet.
Hvad ved man om den galaktiske "neutrinoleverandør"?
Som det er tilfældet med Mælkevejen,NGC 1068 er en sprosset spiralgalakse med løst viklede arme og en relativt lille central bule. Men i modsætning til vores galakse er NGC 1068 et aktivt objekt. Det betyder, at det meste af strålingen ikke produceres af stjerner, men af materiale, der falder ned i det centrale sorte hul. Det er millioner af gange mere massivt end Solen og endda Sagittarius A*, et inaktivt sort hul i midten af vores galakse.
Hubble-billede af spiralgalaksen NGC 1068. Kredit: NASA/ESA/A. van der Hoeven
NGC 1068 hører også til type II Seyfert-galakser.
Seyfert galakse - spiral elleren uregelmæssig galakse med en aktiv kerne, hvis emissionsspektrum indeholder mange lyse brede bånd, hvilket indikerer kraftige gasemissioner med hastigheder på op til flere tusinde kilometer i sekundet. Type II-objekter har en karakteristisk lys kerne og fremstår også lyse, når de observeres i det infrarøde.
hovedproblemet
NGC 1068 er synlig fra Jorden i en sådan vinkel, at dendet centrale område, hvor det sorte hul er placeret, er skjult for observation. Processerne inde i den forbliver et mysterium. Også i Type II Seyfert-galakser skjuler en torus af kernestøv det meste af højenergistrålingen. Det er produceret af en tæt masse af gas og partikler, der langsomt og spiralformet bevæger sig indad mod galaksens centrum.
Alt dette, plus stråling, bør blokeregammastråler. Ellers ville de "ledsage" neutrinoerne og hjælpe videnskabsmænd. Nu hvor fysikere har kalibreret IceCubes detektorer og opdaget undvigende partikler fra kernen af NGC 1068, lærer de mere om miljøet omkring supermassive sorte huller uden at tage hensyn til gammastråler.
Hvorfor er det så vigtigt at tælle neutrinoer fra galakser?
Ifølge forfatterne af undersøgelsen, takket væreNeutrinomålingerne af TXS 0506+056 og NGC 1068 IceCube er et skridt tættere på at besvare spørgsmålet om oprindelsen af kosmiske stråler, som videnskabsmænd har stillet i mere end hundrede år.
Udsigt over IceCube Lab i skumringen.
Kredit og ophavsret: Martin Wolf, IceCube/NSF
Nu ved forskerne, hvad de erstrømme af separate og ikke-relaterede ladede partikler, der "flyver" fra det ydre rum med enorm hastighed. De er domineret af protoner, men indeholder også elektroner, heliumkerner og tungere kemiske grundstoffer.
Derudover hjalp undersøgelsen videnskabsmænd med at forstå, at der kan være mange flere sådanne objekter i universet. De er endnu ikke identificeret.
Hvad er næste?
I fremtiden vil NGC 1068 blive et benchmark forneutrinoteleskoper, ifølge forfatterne af undersøgelsen. Ja, dette er allerede et meget velundersøgt objekt for astronomer. Men neutrinoer vil tillade forskerne at se denne galakse på en helt anden måde.
Læs mere:
Navngivet konsekvenserne af den sidste solstorm, der ramte Jorden
Et massivt nedslag fra et rumobjekt udløste Jordens magnetfelt
En enorm tunnel under det egyptiske tempel "skjulte" mystiske artefakter
kilder:
Bevis på neutrino-emission fra den nærliggende aktive galakse NGC 1068, Science (2022)
Neutrinoer afslører skjult galaktisk aktivitet, videnskab (2022)
Dæksel: spærret spiralgalakse NGC 1068
Bidragydere: NASA, ESA, Alex Filippenko (UC Berkeley), William Sparks (STScI), Louis C. Ho (KIAA-PKU), Matthew A. Malkan (UCLA), Alessandro Capetti (STScI), Alyssa Pagan (STScI)