Rezultati istraživanja predstavljeni su na znanstvenom online webinaru na kojem su sudjelovali stručnjaci
Što su znanstvenici učinili?
Po prvi put međunarodna skupina astronomapronašli dokaze o visokoenergetskim emisijama neutrina iz galaksije NGC 1068 na udaljenosti od 47 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje. Također je poznat kao Messier 77 i nalazi se u zviježđu Kit. Zbog svog sjaja i aktivnosti, NGC 1068 jedan je od najpoznatijih i najbolje proučenih objekata. Otkrivena je davne 1780. godine, a sada se može promatrati velikim dalekozorom.
Unatoč činjenici da znanstvenici znaju mnogo o NGC 1068, promatranje njegove skrivene aktivnosti neutrina nije bilo tako lako. Zašto točno, reći ćemo nešto kasnije.
Kako su to uspjeli?
Znanstvenici otkrivaju neutrine zahvaljujući opservatorijukocka leda. To je masivni neutrinski teleskop koji prekriva milijardu tona obrađenog leda od 1,5 do 2,5 km ispod površine Antarktika blizu Južnog pola.
Kada neutrino stupi u interakciju s molekulama u čistom antarktičkom ledu, proizvodi sekundarne čestice koje ostavljaju trag plave svjetlosti dok prolaze kroz detektor IceCube.
Autorstvo slike i autorska prava: Nicole R. Fuller, IceCube/NSF
Ovo je jedinstvena zvjezdarnica koja istražujenajudaljenijim kutovima svemira ovdje na Zemlji, uz pomoć neutrina. Zahvaljujući njemu znanstvenici su 2018. izvijestili o prvom promatranju izvora neutrina visoke energije. Riječ je o objektu TXS 0506 + 056, snažnom blazaru, koji se nalazi na lijevom ramenu Oriona, sazviježđa udaljenog 4 milijarde svjetlosnih godina od Zemlje.
Otkriće drugog izvora visokoenergetskih neutrina i kozmičkih zraka rezultat je više od 30 godina znanstvenog istraživanja. Ilustracija: IceCube/NSF
Kada neutrini stupaju u interakciju s molekulama u čistom antarktičkom ledu, stvaraju se sekundarne čestice. Ostavljaju trag plave svjetlosti dok prolaze kroz detektor IceCube.
Ukupno je nakupio oko80 neutrina teraelektronvoltne energije iz NGC 1068. Kako objašnjavaju autori nove studije, uspjeli su "uhvatiti" čestice zahvaljujući pažljivom ažuriranju kalibracije detektora. Radom stručnjaka za rad opreme poboljšana je rekonstrukcija smjera neutrina. Jednostavnim riječima, fizičari su uspjeli točnije pratiti putanju čestica iz NGC 1068.
Što su neutrini?
Neutrini su uobičajeni naziv za neutralefundamentalne čestice s polucijelim spinom. Njihova je posebnost da sudjeluju samo u slabim i gravitacijskim interakcijama i pripadaju klasi leptona. Sada fizičari poznaju tri vrste ovih čestica: elektron, mion i tau neutrino, kao i njihove odgovarajuće antičestice. Još jedna značajka neutrina je da oni imaju vrlo malu masu i nemaju naboj .
Dijagram detektora IceCube. Ilustracija: IceCube/NSF
Proučavanje ovih čestica jedno je od najvažnijih područja u fizici. Uz njihovu pomoć znanstvenici pronalaze i proučavaju učinke koji su izvan standardnog modela.
Standardni model— teorijskikonstrukt u fizici čestica koji opisuje elektromagnetske, slabe i jake interakcije svih elementarnih čestica. Suvremena formulacija dovršena je prije otprilike 20 godina nakon eksperimentalne potvrde postojanja kvarkova.
Uz pomoć solarnih neutrina astronomi proučavaju procese koji se odvijaju na Suncu u stvarnom vremenu.
Kako "radi" neutrino?
Za razliku od svjetlosti, neutrini mogu pobjeći izekstremno gusta okruženja u Svemiru i dosežu Zemlju. Materija i elektromagnetska polja koja prožimaju izvangalaktički prostor na njih praktički nemaju nikakvog utjecaja.
Iako su znanstvenici više došli do astronomije neutrinaPrije 60 godina, slaba interakcija čestica s materijom i zračenjem učinila ih je nevjerojatno teškim za otkrivanje. Ali ovo je još uvijek vrlo važno. Znanstvenici neutrine nazivaju "ključem" koji će pomoći u proučavanju najekstremnijih objekata u svemiru.
Što se zna o galaktičkom "dobavljaču neutrina"?
Kao što je slučaj s Mliječnim putem,NGC 1068 je prečkasta spiralna galaksija s labavo zavijenim kracima i relativno malom središnjom izbočinom. Međutim, za razliku od naše galaksije, NGC 1068 je aktivan objekt. To znači da većinu zračenja ne proizvode zvijezde, već materijal koji pada u središnju crnu rupu. Milijune je puta masivniji od Sunca, pa čak i od Strijelca A*, neaktivne crne rupe u središtu naše galaksije.
Hubble slika spiralne galaksije NGC 1068. Zasluge: NASA/ESA/A. van der Hoevena
NGC 1068 također pripada Seyfertovim galaksijama tipa II.
Seyfertova galaksija – spiralna odnnepravilna galaksija s aktivnom jezgrom, čiji emisijski spektar sadrži mnoge svijetle široke trake, što ukazuje na snažne emisije plinova pri brzinama do nekoliko tisuća kilometara u sekundi. Objekti tipa II imaju karakterističnu svijetlu jezgru i također izgledaju svijetli kada se promatraju u infracrvenom zračenju.
glavni problem
NGC 1068 vidljiv je sa Zemlje pod takvim kutom da jesredišnje područje u kojem se nalazi crna rupa skriveno je od promatranja. Procesi unutar nje ostaju misterij Također u galaksijama tipa II Seyfert, torus nuklearne prašine zaklanja većinu visokoenergetskog zračenja. Proizvodi ga gusta masa plina i čestica koje se polako i spiralno kreću prema unutra prema središtu galaksije.
Sve bi to, plus zračenje, trebalo blokiratigama zrake. U suprotnom, oni bi "pratili" neutrine i pomogli znanstvenicima. Sada kada su fizičari kalibrirali detektore IceCubea i detektirali neuhvatljive čestice iz jezgre NGC 1068, oni uče više o okolišu oko supermasivnih crnih rupa, ne uzimajući u obzir gama zrake.
Zašto je brojanje neutrina iz galaksija tako važno?
Prema autorima studije, zahvaljujućiMjerenja neutrina TXS 0506+056 i NGC 1068 IceCube korak su bliže odgovoru na pitanje o porijeklu kozmičkih zraka koje znanstvenici postavljaju više od sto godina.
Pogled na IceCube Lab u sumrak.
Zasluge i autorska prava: Martin Wolf, IceCube/NSF
Sada znanstvenici znaju što sustruje odvojenih i nepovezanih nabijenih čestica koje "lete" iz svemira ogromnom brzinom. U njima dominiraju protoni, ali sadrže i elektrone, jezgre helija i teže kemijske elemente.
Osim toga, studija je pomogla znanstvenicima da shvate da u svemiru može postojati mnogo više takvih objekata. Tek ih treba identificirati.
Što je sljedeće?
U budućnosti će NGC 1068 postati mjerilo zaneutrinskih teleskopa, navode autori studije. Da, ovo je već vrlo dobro proučen objekt za astronome. Ali neutrini će omogućiti znanstvenicima da vide ovu galaksiju na potpuno drugačiji način.
Čitaj više:
Nazvane su posljedice posljednje solarne oluje koja je pogodila Zemlju
Masivni udar svemirskog tijela pokrenuo je Zemljino magnetsko polje
Ogromni tunel ispod egipatskog hrama "skrivao" je misteriozne artefakte
izvori:
Dokazi o emisiji neutrina iz obližnje aktivne galaksije NGC 1068, Znanost (2022.)
Neutrini otkrivaju skrivenu galaktičku aktivnost, Znanost (2022.)
Naslovnica: spiralna galaksija s prečkama NGC 1068
Suradnici: NASA, ESA, Alex Filippenko (UC Berkeley), William Sparks (STScI), Louis C. Ho (KIAA-PKU), Matthew A. Malkan (UCLA), Alessandro Capetti (STScI), Alyssa Pagan (STScI)