이번 연구 결과는 전문가들이 참석한 과학 온라인 웨비나에서 발표됐다.
과학자들은 무엇을 했습니까?
최초의 국제 천문학자 그룹지구에서 4,700만 광년 떨어진 은하 NGC 1068에서 고에너지 중성미자 방출에 대한 증거를 발견했습니다. 메시에 77(Messier 77)이라고도 알려져 있으며 고래자리에 위치해 있습니다. 밝기와 활동성으로 인해 NGC 1068은 가장 유명하고 잘 연구된 천체 중 하나입니다. 1780년에 발견되었으며 이제는 대형 쌍안경으로 관찰할 수 있습니다.
과학자들이 NGC 1068에 대해 많이 알고 있음에도 불구하고 숨겨진 중성미자 활동을 관찰하는 것은 그리 쉬운 일이 아닙니다. 정확히 왜 우리는 조금 나중에 말할 것입니다.
그들은 그것을 어떻게 했습니까?
과학자들은 천문대 덕분에 중성미자를 발견합니다아이스큐브. 남극 근처 남극 표면 아래 1.5~2.5km의 가공된 얼음 10억 톤을 덮고 있는 거대한 중성미자 망원경이다.
중성미자는 투명한 남극 얼음의 분자와 상호작용할 때 IceCube 감지기를 통과할 때 청색광의 흔적을 남기는 2차 입자를 생성합니다.
이미지 제공 및 저작권: Nicole R. Fuller, IceCube/NSF
탐험하는 독특한 전망대입니다.중성미자의 도움으로 여기 지구에서 우주의 가장 먼 구석까지. 과학자들이 2018년에 고에너지 중성미자 소스에 대한 첫 번째 관찰을 보고한 것은 그 덕분입니다. 우리는 지구에서 40억 광년 떨어진 별자리인 오리온자리의 왼쪽 어깨에 위치한 강력한 블라자(Blaza) 물체인 TXS 0506 + 056에 대해 이야기하고 있습니다.
고에너지 중성미자와 우주선의 두 번째 근원 발견은 30년 이상의 과학 연구 결과입니다. 일러스트: 아이스큐브/NSF
중성미자가 투명한 남극 얼음의 분자와 상호작용하면 2차 입자가 생성됩니다. 그들은 IceCube 감지기를 통과할 때 파란색 빛의 흔적을 남깁니다.
전체적으로 그는 약 축적되었습니다.NGC 1068에서 나온 테라전자볼트 에너지의 중성미자 80개. 새로운 연구의 저자가 설명했듯이 그들은 검출기 보정을 주의 깊게 업데이트한 덕분에 입자를 "포착"할 수 있었습니다. 장비 운영 전문가들의 작업으로 중성미자 방향 재구성이 개선되었습니다. 간단히 말해서, 물리학자들은 NGC 1068의 입자 경로를 더 정확하게 추적할 수 있었습니다.
중성미자는 무엇입니까?
중성미자는 중성의 일반적인 이름입니다.반정수 스핀을 갖는 기본 입자. 그들의 특징은 약하고 중력적인 상호 작용에만 참여하고 렙톤 클래스에 속한다는 것입니다. 이제 물리학자들은 이러한 입자의 세 가지 유형, 즉 전자, 뮤온, 타우 중성미자와 이에 상응하는 반입자에 대해 알고 있습니다. 중성미자의 또 다른 특징은 질량이 매우 적고 전하가 없다는 것입니다. 별과 초신성 폭발의 열핵 반응에서 탄생합니다. .
IceCube 감지기 다이어그램 그림: IceCube/NSF
이러한 입자에 대한 연구는 물리학에서 가장 중요한 분야 중 하나입니다. 그들의 도움으로 과학자들은 표준 모델을 넘어서는 효과를 찾고 연구합니다.
표준 모델 - 이론적모든 기본 입자의 전자기적, 약한, 강한 상호 작용을 설명하는 입자 물리학의 구성입니다. 현대의 공식은 쿼크의 존재가 실험적으로 확인된 후 약 20년 전에 완성되었습니다.
태양 중성미자의 도움으로 천문학자들은 태양에서 일어나는 과정을 실시간으로 연구합니다.
중성미자는 어떻게 "작동"합니까?
빛과 달리 중성미자는 탈출할 수 있다.우주의 극도로 밀도가 높은 환경에서 지구에 도달합니다. 은하계 외 공간에 침투하는 물질과 전자기장은 실제로 영향을 미치지 않습니다.
과학자들이 중성미자 천문학을 더 많이 생각해 냈지만60년 전에는 입자와 물질 및 방사선의 약한 상호 작용으로 인해 입자를 감지하기가 엄청나게 어려웠습니다. 그러나 이것은 여전히 매우 중요합니다. 과학자들은 중성미자를 우주에서 가장 극단적인 물체를 연구하는 데 도움이 되는 "열쇠"라고 부릅니다.
은하계의 "중성미자 공급업체"에 대해 알려진 것은 무엇입니까?
은하수의 경우와 마찬가지로,NGC 1068은 막대나선은하로 느슨하게 감긴 팔과 상대적으로 작은 중앙 돌출부를 가지고 있습니다. 그러나 우리 은하와는 달리 NGC 1068은 활동적인 물체입니다. 이는 대부분의 방사선이 별이 아니라 중앙 블랙홀에 떨어지는 물질에 의해 생성된다는 것을 의미합니다. 이 블랙홀은 태양보다 수백만 배 더 크고 심지어 우리 은하 중심에 있는 비활성 블랙홀인 궁수자리 A*보다 더 큽니다.
나선은하 NGC 1068의 허블 이미지. 크레딧: NASA/ESA/A. 반 데어 호벤
NGC 1068은 또한 II형 세이퍼트 은하에 속합니다.
세이퍼트 은하 - 나선 또는활동성 핵을 갖고 있는 불규칙 은하는 그 방출 스펙트럼에 많은 밝은 광대역이 포함되어 있어 초당 최대 수천 킬로미터의 속도로 강력한 가스 방출을 나타냅니다. 유형 II 물체는 특징적으로 밝은 핵을 갖고 있으며 적외선으로 관찰할 때도 밝게 보입니다.
주요 문제
NGC 1068은 지구에서 볼 수 있는 각도로블랙홀이 위치한 중앙 지역은 관측에서 숨겨져 있습니다. 그 내부의 과정은 미스터리로 남아있습니다. 또한 제2형 세이퍼트 은하에서는 핵 먼지의 토러스가 고에너지 방사선의 대부분을 가립니다. 그것은 은하 중심을 향해 안쪽으로 천천히 나선형으로 이동하는 밀도 높은 질량의 가스와 입자에 의해 생성됩니다.
방사선을 포함해 이 모든 것이 차단되어야 합니다.감마선. 그렇지 않으면 그들은 중성미자와 “동반”하여 과학자들을 도울 것입니다. 이제 물리학자들은 IceCube의 탐지기를 보정하고 NGC 1068의 핵심에서 포착하기 어려운 입자를 탐지했으므로 감마선을 고려하지 않고 초거대 블랙홀 주변 환경에 대해 더 많이 배우고 있습니다.
은하에서 중성미자를 세는 것이 왜 그렇게 중요한가요?
연구 저자에 따르면, 덕분에TXS 0506+056과 NGC 1068 IceCube의 중성미자 측정은 과학자들이 100년 이상 동안 제기해 온 우주선의 기원에 대한 질문에 답하는 데 한 걸음 더 가까워졌습니다.
해질 무렵 아이스큐브 연구소의 모습.
신용 및 저작권: Martin Wolf, IceCube/NSF
이제 과학자들은 그것이 무엇인지 알고 있습니다.엄청난 속도로 우주 공간에서 "비행"하는 별도의 관련 없는 하전 입자의 흐름입니다. 그들은 양성자에 의해 지배되지만 전자, 헬륨 핵 및 더 무거운 화학 원소도 포함합니다.
또한 이 연구는 과학자들이 우주에 그러한 물체가 더 많이 있을 수 있음을 이해하는 데 도움이 되었습니다. 그들은 아직 확인되지 않았습니다.
다음은 무엇입니까?
미래에는 NGC 1068이 벤치마크가 될 것입니다.연구 저자에 따르면 중성미자 망원경. 예, 이것은 이미 천문학자들에게 매우 잘 연구된 물체입니다. 그러나 중성미자는 과학자들이 이 은하계를 완전히 다른 방식으로 볼 수 있게 해줄 것입니다.
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출처 :
인근 활동 은하 NGC 1068의 중성미자 방출 증거, 과학 (2022)
중성미자는 숨겨진 은하 활동을 드러냅니다, 과학 (2022)
표지: 막대나선은하 NGC 1068
기여자: NASA, ESA, Alex Filippenko(UC Berkeley), William Sparks(STScI), Louis C. Ho(KIAA-PKU), Matthew A. Malkan(UCLA), Alessandro Capetti(STScI), Alyssa Pagan(STScI)