A vizsgálat eredményeit tudományos online webináriumon ismertették, amelyen szakértők is részt vettek
Mit tettek a tudósok?
A csillagászok nemzetközi csoportja előszörbizonyítékot talált a Földtől 47 millió fényévnyi távolságra lévő NGC 1068 galaxis nagyenergiájú neutrínó-kibocsátására. Messier 77 néven is ismert, és a Cetus csillagképben található. Fényereje és aktivitása miatt az NGC 1068 az egyik leghíresebb és leginkább tanulmányozott objektum. Még 1780-ban fedezték fel, és ma már nagy távcsővel is megfigyelhető.
Annak ellenére, hogy a tudósok sokat tudnak az NGC 1068-ról, rejtett neutrínóaktivitásának megfigyelése nem volt olyan egyszerű. Hogy pontosan miért, azt egy kicsit később elmondjuk.
Hogyan csinálták?
A tudósok neutrínókat fedeznek fel az obszervatóriumnak köszönhetőenjégkocka. Ez egy hatalmas neutrínó teleszkóp, amely egymilliárd tonna feldolgozott jeget fed le 1,5-2,5 km-rel az Antarktisz felszíne alatt, a Déli-sark közelében.
Amikor egy neutrínó kölcsönhatásba lép a tiszta antarktiszi jégben lévő molekulákkal, másodlagos részecskéket termel, amelyek kék fényt hagynak maguk után, amikor áthaladnak az IceCube detektoron.
A kép forrása és szerzői joga: Nicole R. Fuller, IceCube/NSF
Ez egy egyedülálló obszervatórium, amely feltárjaaz univerzum legtávolabbi zugait itt a Földön, neutrínók segítségével. Neki köszönhető, hogy a tudósok 2018-ban számoltak be az első nagyenergiájú neutrínóforrás megfigyeléséről. A TXS 0506 + 056 objektumról, egy erős blézárról beszélünk, amely az Orion bal vállán található, egy csillagkép 4 milliárd fényévre a Földtől.
A nagyenergiájú neutrínók és kozmikus sugárzások második forrásának felfedezése több mint 30 éves tudományos kutatás eredménye. Illusztráció: IceCube/NSF
Amikor a neutrínók kölcsönhatásba lépnek a tiszta antarktiszi jégben lévő molekulákkal, másodlagos részecskéket termelnek. Kék fénynyomot hagynak maguk után, ahogy áthaladnak az IceCube detektoron.
Összesen kb80 neutrínó teraelektronvoltos energiájú NGC 1068-ból. Amint az új tanulmány szerzői kifejtik, a detektor kalibrációjának gondos frissítésének köszönhetően sikerült „elkapniuk” a részecskéket. A berendezésüzemeltetési szakemberek munkája javította a neutrínó irány rekonstrukcióját. Egyszerű szavakkal, a fizikusok pontosabban követhették a részecskék útját az NGC 1068-ból.
Mik azok a neutrínók?
A neutrínók a semlegesek általános nevefélegész spinű alapvető részecskék. Sajátosságuk, hogy csak gyenge és gravitációs kölcsönhatásokban vesznek részt, és a leptonok osztályába tartoznak. A fizikusok ezeknek a részecskéknek három típusát ismerik: elektron-, müon- és tau-neutrínók, valamint a hozzájuk tartozó antirészecskék. A neutrínók másik jellemzője, hogy nagyon kicsi a tömegük és nincs töltésük .
IceCube detektor diagramja. Illusztráció: IceCube/NSF
Ezeknek a részecskéknek a tanulmányozása a fizika egyik legfontosabb területe. Segítségükkel a tudósok olyan hatásokat találnak és tanulmányoznak, amelyek túlmutatnak a standard modellen.
Standard modell – elméletirészecskefizikai konstrukció, amely leírja az összes elemi részecske elektromágneses, gyenge és erős kölcsönhatását. A modern készítmény körülbelül 20 évvel ezelőtt készült el, miután kísérletileg igazolták a kvarkok létezését.
A csillagászok a napneutrínók segítségével valós időben vizsgálják a Napon végbemenő folyamatokat.
Hogyan "működik" a neutrínó?
A fénnyel ellentétben a neutrínók kiszabadulhatnakrendkívül sűrű környezetben az Univerzumban, és eléri a Földet. Az extragalaktikus teret átható anyag és elektromágneses terek gyakorlatilag semmilyen hatást nem gyakorolnak rájuk.
Bár a tudósok inkább a neutrínócsillagászattal álltak elő60 évvel ezelőtt a részecskék anyaggal és sugárzással való gyenge kölcsönhatása hihetetlenül nehézzé tette észlelésüket. De ez még mindig nagyon fontos. A tudósok a neutrínókat „kulcsnak” nevezik, amely segít a világűr legszélsőségesebb tárgyainak tanulmányozásában.
Mit lehet tudni a galaktikus „neutrínó-szállítóról”?
Ahogy a Tejút esetében is,Az NGC 1068 egy rácsos spirálgalaxis, lazán tekercselt karokkal és viszonylag kis központi dudorral. Azonban galaxisunkkal ellentétben az NGC 1068 aktív objektum. Ez azt jelenti, hogy a sugárzás nagy részét nem a csillagok, hanem a központi fekete lyukba eső anyagok állítják elő. Több milliószor nagyobb tömegű, mint a Nap és még a Sagittarius A*, egy inaktív fekete lyuk a galaxisunk közepén.
Hubble képe az NGC 1068 spirálgalaxisról. Köszönetnyilvánítás: NASA/ESA/A. van der Hoeven
Az NGC 1068 szintén a II. típusú Seyfert galaxisokhoz tartozik.
Seyfert galaxis - spirál vagyegy szabálytalan galaxis aktív maggal, amelynek emissziós spektruma sok fényes széles sávot tartalmaz, ami erőteljes gázkibocsátást jelez akár több ezer kilométer/s sebességgel. A II-es típusú objektumok jellegzetes fényes maggal rendelkeznek, és infravörösben is fényesnek tűnnek.
a fő probléma
Az NGC 1068 olyan szögben látható a Földről, hogy aza középső régió, ahol a fekete lyuk található, rejtve van a megfigyelés elől. A benne zajló folyamatok továbbra is rejtélyek maradnak a II. típusú Seyfert galaxisokban is, a nukleáris por tórusza eltakarja a nagy energiájú sugárzás nagy részét. Sűrű gáztömeg és részecskék állítják elő, amelyek lassan és spirálisan mozognak befelé a galaxis közepe felé.
Mindezt, plusz a sugárzást, blokkolnia kellgamma sugarak. Ellenkező esetben „elkísérnék” a neutrínókat, és segítenének a tudósoknak. Most, hogy a fizikusok kalibrálták az IceCube detektorait, és megfoghatatlan részecskéket észleltek az NGC 1068 magjából, többet tanulnak a szupermasszív fekete lyukak körüli környezetről, anélkül, hogy figyelembe vennék a gamma-sugarakat.
Miért olyan fontos megszámolni a galaxisokból származó neutrínókat?
A tanulmány készítői szerint köszönhetőenA TXS 0506+056 és az NGC 1068 IceCube neutrínómérései egy lépéssel közelebb kerültek a kozmikus sugárzás eredetére vonatkozó kérdés megválaszolásához, amelyet a tudósok több mint száz éve kérdeznek.
Kilátás az IceCube Labra alkonyatkor.
Hitel és szerzői jog: Martin Wolf, IceCube/NSF
Most a tudósok tudják, mik ezekkülönálló és nem rokon töltött részecskék folyamai, amelyek óriási sebességgel „repülnek” a világűrből. A protonok uralják őket, de tartalmaznak elektronokat, héliummagokat és nehezebb kémiai elemeket is.
Ezenkívül a tanulmány segített a tudósoknak megérteni, hogy sokkal több ilyen objektum lehet a világegyetemben. Még azonosítani kell őket.
Mi a következő?
A jövőben az NGC 1068 etalon leszneutrínó teleszkópok a tanulmány szerzői szerint. Igen, ez már nagyon jól tanulmányozott objektum a csillagászok számára. De a neutrínók lehetővé teszik a tudósok számára, hogy teljesen más módon lássák ezt a galaxist.
Olvass tovább:
Elnevezték a Földet sújtó utolsó napvihar következményeit
Egy űrobjektum hatalmas becsapódása váltotta ki a Föld mágneses terét
Az egyiptomi templom alatt hatalmas alagút rejtett el titokzatos tárgyakat
forrás:
Bizonyíték a közeli aktív NGC 1068 galaxis neutrínó-emissziójáról, Science (2022)
A neutrínók rejtett galaktikus tevékenységet tárnak fel, tudomány (2022)
Borító: NGC 1068 spirálgalaxis
Közreműködők: NASA, ESA, Alex Filippenko (UC Berkeley), William Sparks (STScI), Louis C. Ho (KIAA-PKU), Matthew A. Malkan (UCLA), Alessandro Capetti (STScI), Alyssa Pagan (STScI)