Τα αποτελέσματα της μελέτης παρουσιάστηκαν σε επιστημονικό διαδικτυακό σεμινάριο, στο οποίο συμμετείχαν ειδικοί
Τι έχουν κάνει οι επιστήμονες;
Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων για πρώτη φοράβρήκε στοιχεία εκπομπών νετρίνων υψηλής ενέργειας από τον γαλαξία NGC 1068 σε απόσταση 47 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη. Είναι επίσης γνωστό ως Messier 77 και βρίσκεται στον αστερισμό του Κήτου. Λόγω της φωτεινότητας και της δραστηριότητάς του, το NGC 1068 είναι ένα από τα πιο διάσημα και καλά μελετημένα αντικείμενα. Ανακαλύφθηκε το 1780 και τώρα μπορεί να παρατηρηθεί με μεγάλα κιάλια.
Παρά το γεγονός ότι οι επιστήμονες γνωρίζουν πολλά για το NGC 1068, η παρατήρηση της κρυφής του δραστηριότητας νετρίνων δεν ήταν τόσο εύκολη. Γιατί ακριβώς, θα το πούμε λίγο αργότερα.
Πώς το έκαναν;
Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν νετρίνα χάρη στο παρατηρητήριοπαγάκι. Πρόκειται για ένα τεράστιο τηλεσκόπιο νετρίνων που καλύπτει ένα δισεκατομμύριο τόνους επεξεργασμένου πάγου από 1,5 έως 2,5 km κάτω από την επιφάνεια της Ανταρκτικής κοντά στο Νότιο Πόλο.
Όταν ένα νετρίνο αλληλεπιδρά με μόρια σε διαυγή πάγο της Ανταρκτικής, παράγει δευτερεύοντα σωματίδια που αφήνουν ένα ίχνος μπλε φωτός καθώς περνούν από τον ανιχνευτή IceCube.
Πίστωση εικόνας και πνευματικά δικαιώματα: Nicole R. Fuller, IceCube/NSF
Αυτό είναι ένα μοναδικό παρατηρητήριο που εξερευνάτις πιο απομακρυσμένες γωνιές του σύμπαντος εδώ στη Γη, με τη βοήθεια των νετρίνων. Χάρη σε αυτόν, οι επιστήμονες ανέφεραν την πρώτη παρατήρηση μιας πηγής νετρίνων υψηλής ενέργειας το 2018. Μιλάμε για το αντικείμενο TXS 0506 + 056, ένα ισχυρό blazar, το οποίο βρίσκεται στον αριστερό ώμο του Ωρίωνα, ενός αστερισμού 4 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.
Η ανακάλυψη μιας δεύτερης πηγής νετρίνων υψηλής ενέργειας και κοσμικών ακτίνων είναι το αποτέλεσμα 30 και πλέον ετών επιστημονικής έρευνας. Εικονογράφηση: IceCube/NSF
Όταν τα νετρίνα αλληλεπιδρούν με μόρια στον καθαρό πάγο της Ανταρκτικής, παράγουν δευτερεύοντα σωματίδια. Αφήνουν ένα ίχνος μπλε φωτός καθώς περνούν μέσα από τον ανιχνευτή IceCube.
Συνολικά, συσσώρευσε περίπου80 νετρίνα ενέργειας τεραηλεκτρονβολτ από το NGC 1068. Όπως εξηγούν οι συγγραφείς της νέας μελέτης, κατάφεραν να «πιάσουν» τα σωματίδια χάρη σε μια προσεκτική ενημέρωση της βαθμονόμησης του ανιχνευτή. Το έργο των ειδικών χειρισμού εξοπλισμού βελτίωσε την ανακατασκευή της κατεύθυνσης των νετρίνων. Με απλά λόγια, οι φυσικοί μπόρεσαν να παρακολουθήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την πορεία των σωματιδίων από το NGC 1068.
Τι είναι τα νετρίνα;
Τα νετρίνα είναι η κοινή ονομασία για τα ουδέτεραθεμελιώδη σωματίδια με μισό ακέραιο σπιν. Η ιδιαιτερότητά τους είναι ότι συμμετέχουν μόνο σε ασθενείς και βαρυτικές αλληλεπιδράσεις και ανήκουν στην κατηγορία των λεπτονίων. Τώρα οι φυσικοί γνωρίζουν για τρεις τύπους αυτών των σωματιδίων: τα νετρίνα ηλεκτρονίων, μιονίων και ταυ, καθώς και τα αντίστοιχα αντισωματίδια τους είναι ότι έχουν πολύ μικρή μάζα και δεν έχουν φορτίο .
Διάγραμμα ανιχνευτή IceCube. Απεικόνιση: IceCube/NSF
Η μελέτη αυτών των σωματιδίων είναι ένας από τους πιο σημαντικούς τομείς της φυσικής. Με τη βοήθειά τους, οι επιστήμονες βρίσκουν και μελετούν επιδράσεις που είναι πέρα από το Καθιερωμένο Μοντέλο.
Τυπικό μοντέλο— θεωρητικόμια κατασκευή στη σωματιδιακή φυσική που περιγράφει τις ηλεκτρομαγνητικές, ασθενείς και ισχυρές αλληλεπιδράσεις όλων των στοιχειωδών σωματιδίων. Η σύγχρονη διατύπωση ολοκληρώθηκε πριν από περίπου 20 χρόνια μετά από πειραματική επιβεβαίωση της ύπαρξης κουάρκ.
Με τη βοήθεια των ηλιακών νετρίνων, οι αστρονόμοι μελετούν τις διεργασίες που συμβαίνουν στον Ήλιο σε πραγματικό χρόνο.
Πώς «λειτουργεί» ένα νετρίνο;
Σε αντίθεση με το φως, τα νετρίνα μπορούν να ξεφύγουν απόεξαιρετικά πυκνά περιβάλλοντα στο Σύμπαν και φτάνουν στη Γη. Η ύλη και τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία που διαπερνούν τον εξωγαλαξιακό χώρο δεν έχουν ουσιαστικά καμία επίδραση σε αυτά.
Αν και οι επιστήμονες κατέληξαν στην αστρονομία των νετρίνων περισσότεροΠριν από 60 χρόνια, η ασθενής αλληλεπίδραση των σωματιδίων με την ύλη και την ακτινοβολία έκανε απίστευτα δύσκολο τον εντοπισμό τους. Αλλά αυτό εξακολουθεί να είναι πολύ σημαντικό. Οι επιστήμονες αποκαλούν τα νετρίνα ένα «κλειδί» που θα βοηθήσει στη μελέτη των πιο ακραίων αντικειμένων στο διάστημα.
Τι είναι γνωστό για τον γαλαξιακό «προμηθευτή νετρίνων»;
Όπως συμβαίνει με τον Γαλαξία,Ο NGC 1068 είναι ένας ραβδωτός σπειροειδής γαλαξίας με χαλαρά τυλιγμένους βραχίονες και ένα σχετικά μικρό κεντρικό εξόγκωμα. Ωστόσο, σε αντίθεση με τον γαλαξία μας, ο NGC 1068 είναι ένα ενεργό αντικείμενο. Αυτό σημαίνει ότι το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας παράγεται όχι από αστέρια, αλλά από υλικό που πέφτει στην κεντρική μαύρη τρύπα. Είναι εκατομμύρια φορές πιο μαζική από τον Ήλιο και ακόμη και από τον Τοξότη Α*, μια ανενεργή μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας.
Εικόνα Hubble του σπειροειδούς γαλαξία NGC 1068. Πίστωση: NASA/ESA/A. van der Hoeven
Ο NGC 1068 ανήκει επίσης στους γαλαξίες Seyfert τύπου II.
Γαλαξίας Seyfert - σπειροειδής ήένας ακανόνιστος γαλαξίας με ενεργό πυρήνα, το φάσμα εκπομπής του οποίου περιέχει πολλές φωτεινές ευρείες ζώνες, που υποδεικνύουν ισχυρές εκπομπές αερίων με ταχύτητες έως και αρκετές χιλιάδες χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο. Τα αντικείμενα τύπου II έχουν χαρακτηριστικό φωτεινό πυρήνα και φαίνονται επίσης φωτεινά όταν παρατηρούνται στο υπέρυθρο.
το κύριο πρόβλημα
Το NGC 1068 είναι ορατό από τη Γη σε τέτοια γωνία πουη κεντρική περιοχή όπου βρίσκεται η μαύρη τρύπα είναι κρυμμένη από την παρατήρηση. Οι διεργασίες στο εσωτερικό του παραμένουν ένα μυστήριο Επίσης στους γαλαξίες Seyfert Τύπου II, ένας δακτύλιος πυρηνικής σκόνης κρύβει το μεγαλύτερο μέρος της ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας. Παράγεται από μια πυκνή μάζα αερίου και σωματιδίων που κινούνται αργά και σπειροειδώς προς τα μέσα προς το κέντρο του γαλαξία.
Όλα αυτά, συν την ακτινοβολία, θα πρέπει να μπλοκάρουνακτίνες γάμμα. Διαφορετικά, θα «συνόδευαν» τα νετρίνα και θα βοηθούσαν τους επιστήμονες. Τώρα που οι φυσικοί έχουν βαθμονομήσει τους ανιχνευτές του IceCube και ανίχνευσαν άπιαστα σωματίδια από τον πυρήνα του NGC 1068, μαθαίνουν περισσότερα για το περιβάλλον γύρω από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, χωρίς να λαμβάνουν υπόψη τις ακτίνες γάμμα.
Γιατί είναι τόσο σημαντική η καταμέτρηση των νετρίνων από τους γαλαξίες;
Σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης, χάρη σεΟι μετρήσεις νετρίνων του TXS 0506+056 και του NGC 1068 IceCube είναι ένα βήμα πιο κοντά στην απάντηση στο ερώτημα σχετικά με την προέλευση των κοσμικών ακτίνων που οι επιστήμονες ρωτούν εδώ και περισσότερα από εκατό χρόνια.
Άποψη του εργαστηρίου IceCube το σούρουπο.
Πίστωση και πνευματικά δικαιώματα: Martin Wolf, IceCube/NSF
Τώρα οι επιστήμονες ξέρουν τι είναιροές χωριστών και άσχετων φορτισμένων σωματιδίων που «πετούν» από το διάστημα με τεράστια ταχύτητα. Κυριαρχούνται από πρωτόνια, αλλά περιέχουν επίσης ηλεκτρόνια, πυρήνες ηλίου και βαρύτερα χημικά στοιχεία.
Επιπλέον, η μελέτη βοήθησε τους επιστήμονες να καταλάβουν ότι μπορεί να υπάρχουν πολλά περισσότερα τέτοια αντικείμενα στο σύμπαν. Δεν έχουν ακόμη εντοπιστεί.
Τι άλλο;
Στο μέλλον, το NGC 1068 θα γίνει σημείο αναφοράς γιατηλεσκόπια νετρίνων, σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης. Ναι, αυτό είναι ήδη ένα πολύ καλά μελετημένο αντικείμενο για τους αστρονόμους. Αλλά τα νετρίνα θα επιτρέψουν στους επιστήμονες να δουν αυτόν τον γαλαξία με έναν εντελώς διαφορετικό τρόπο.
Διαβάστε περισσότερα:
Ονόμασε τις συνέπειες της τελευταίας ηλιακής καταιγίδας που έπληξε τη Γη
Μια τεράστια πρόσκρουση από ένα διαστημικό αντικείμενο πυροδότησε το μαγνητικό πεδίο της Γης
Μια τεράστια σήραγγα κάτω από τον αιγυπτιακό ναό «έκρυψε» μυστηριώδη αντικείμενα
Πηγές:
Στοιχεία εκπομπής νετρίνων από τον κοντινό ενεργό γαλαξία NGC 1068, Science (2022)
Τα νετρίνα αποκαλύπτουν την κρυφή γαλαξιακή δραστηριότητα, επιστήμη (2022)
Εξώφυλλο: φραγμένος σπειροειδής γαλαξίας NGC 1068
Συνεισφέροντες: NASA, ESA, Alex Filippenko (UC Berkeley), William Sparks (STScI), Louis C. Ho (KIAA-PKU), Matthew A. Malkan (UCLA), Alessandro Capetti (STScI), Alyssa Pagan (STScI)