Resultatene av studien ble presentert på et vitenskapelig nettbasert webinar, som ble deltatt av eksperter
Hva har forskerne gjort?
En internasjonal gruppe astronomer for første gangfunnet bevis på høyenergi-nøytrinoutslipp fra galaksen NGC 1068 i en avstand på 47 millioner lysår fra Jorden. Den er også kjent som Messier 77 og ligger i stjernebildet Cetus. På grunn av lysstyrken og aktiviteten er NGC 1068 et av de mest kjente og godt studerte objektene. Den ble oppdaget tilbake i 1780, og nå kan den observeres med en stor kikkert.
Til tross for at forskere vet mye om NGC 1068, var det ikke så lett å observere dens skjulte nøytrinoaktivitet. Hvorfor akkurat, vil vi fortelle litt senere.
Hvordan gjorde de det?
Forskere oppdager nøytrinoer takket være observatorietisbit. Det er et massivt nøytrinoteleskop som dekker en milliard tonn bearbeidet is fra 1,5 til 2,5 km under overflaten av Antarktis nær Sydpolen.
Når en nøytrino samhandler med molekyler i klar antarktisk is, produserer den sekundære partikler som etterlater et spor av blått lys når de passerer gjennom IceCube-detektoren.
Bildekreditt og opphavsrett: Nicole R. Fuller, IceCube/NSF
Dette er et unikt observatorium som utforskerde fjerneste hjørnene av universet her på jorden, ved hjelp av nøytrinoer. Det er takket være ham at forskere rapporterte den første observasjonen av en nøytrinokilde med høy energi i 2018. Vi snakker om objektet TXS 0506 + 056, en kraftig blazar, som ligger på venstre skulder av Orion, en konstellasjon 4 milliarder lysår fra Jorden.
Oppdagelsen av en annen kilde til høyenerginøytrinoer og kosmiske stråler er resultatet av mer enn 30 år med vitenskapelig forskning. Illustrasjon: IceCube/NSF
Når nøytrinoer samhandler med molekyler i klar antarktisk is, produserer det sekundære partikler. De etterlater seg et spor av blått lys når de passerer gjennom IceCube-detektoren.
Totalt akkumulerte han ca80 nøytrinoer med teraelektronvoltenergi fra NGC 1068. Som forfatterne av den nye studien forklarer, var de i stand til å "fange" partiklene takket være en nøye oppdatering av detektorkalibreringen. Arbeidet til utstyrseksperter forbedret rekonstruksjonen av nøytrinoretningen. Med enkle ord var fysikere i stand til mer nøyaktig å spore banen til partikler fra NGC 1068.
Hva er nøytrinoer?
Nøytrinoer er det vanlige navnet på nøytralefundamentale partikler med halvtallsspinn. Deres særegenhet er at de bare deltar i svake og gravitasjonsinteraksjoner og tilhører klassen leptoner. Nå vet fysikere om tre typer av disse partiklene: elektron-, myon- og tau-nøytrinoer, samt deres tilsvarende antipartikler. Et annet trekk ved nøytrinoer er at de har svært liten masse og ingen ladning. De er født i termonukleære reaksjoner av stjerner og supernovaeksplosjoner .
IceCube-detektordiagram. Illustrasjon: IceCube/NSF
Studiet av disse partiklene er et av de viktigste områdene i fysikk. Med deres hjelp finner og studerer forskere effekter som er utenfor standardmodellen.
Standardmodell – teoretisken konstruksjon i partikkelfysikk som beskriver de elektromagnetiske, svake og sterke vekselvirkningene mellom alle elementærpartikler. Den moderne formuleringen ble fullført for rundt 20 år siden etter eksperimentell bekreftelse av eksistensen av kvarker.
Ved hjelp av solnøytrinoer studerer astronomer prosessene som skjer på solen i sanntid.
Hvordan "fungerer" en nøytrino?
I motsetning til lys kan nøytrinoer rømme fraekstremt tette miljøer i universet og når jorden. Materie og elektromagnetiske felt som gjennomsyrer ekstragalaktisk rom har praktisk talt ingen effekt på dem.
Selv om forskere kom opp med nøytrino-astronomi merFor 60 år siden gjorde partiklers svake interaksjon med materie og stråling dem utrolig vanskelige å oppdage. Men dette er fortsatt veldig viktig. Forskere kaller nøytrinoer en "nøkkel" som vil hjelpe til med å studere de mest ekstreme objektene i rommet.
Hva er kjent om den galaktiske «nøytrinoleverandøren»?
Som tilfellet er med Melkeveien,NGC 1068 er en spiralgalakse med løst viklede armer og en relativt liten sentral bule. Imidlertid, i motsetning til vår galakse, er NGC 1068 et aktivt objekt. Dette betyr at mesteparten av strålingen ikke produseres av stjerner, men av materiale som faller inn i det sentrale sorte hullet. Det er millioner av ganger mer massivt enn Solen og til og med Skytten A*, et inaktivt svart hull i sentrum av galaksen vår.
Hubble-bilde av spiralgalaksen NGC 1068. Kreditt: NASA/ESA/A. van der Hoeven
NGC 1068 tilhører også type II Seyfert-galakser.
Seyfert galakse - spiral elleren uregelmessig galakse med en aktiv kjerne, hvis utslippsspekter inneholder mange lyse brede bånd, noe som indikerer kraftige gassutslipp med hastigheter på opptil flere tusen kilometer per sekund. Type II-objekter har en karakteristisk lys kjerne og virker også lyse når de observeres i infrarødt.
hovedproblemet
NGC 1068 er synlig fra jorden i en slik vinkel at denden sentrale regionen der det sorte hullet befinner seg er skjult for observasjon. Prosessene inne i den forblir et mysterium. Også i type II Seyfert-galakser skjuler en torus av atomstøv det meste av høyenergistrålingen. Den produseres av en tett masse gass og partikler som sakte og spiral beveger seg innover mot sentrum av galaksen.
Alt dette, pluss stråling, bør blokkeregammastråler. Ellers ville de "følge med" nøytrinoene og hjelpe forskere. Nå som fysikere har kalibrert IceCubes detektorer og oppdaget unnvikende partikler fra kjernen av NGC 1068, lærer de mer om miljøet rundt supermassive sorte hull, uten å ta hensyn til gammastråler.
Hvorfor er det så viktig å telle nøytrinoer fra galakser?
Ifølge forfatterne av studien, takket væreNøytrinomålingene av TXS 0506+056 og NGC 1068 IceCube er ett skritt nærmere å svare på spørsmålet om opprinnelsen til kosmiske stråler som forskere har stilt i mer enn hundre år.
Utsikt over IceCube Lab i skumringen.
Kreditt og opphavsrett: Martin Wolf, IceCube/NSF
Nå vet forskerne hva de erstrømmer av separate og ikke-relaterte ladede partikler som "flyr" fra verdensrommet med enorm hastighet. De er dominert av protoner, men inneholder også elektroner, heliumkjerner og tyngre kjemiske grunnstoffer.
I tillegg hjalp studien forskerne til å forstå at det kan være mange flere slike objekter i universet. De er ennå ikke identifisert.
Hva er neste?
I fremtiden vil NGC 1068 bli en målestokk fornøytrinoteleskoper, ifølge forfatterne av studien. Ja, dette er allerede et veldig godt studert objekt for astronomer. Men nøytrinoer vil tillate forskere å se denne galaksen på en helt annen måte.
Les mer:
Navngitt konsekvensene av den siste solstormen som traff jorden
Et massivt støt fra et romobjekt utløste jordens magnetfelt
En enorm tunnel under det egyptiske tempelet "gjemt" mystiske gjenstander
kilder:
Bevis på nøytrinoutslipp fra aktiv galakse i nærheten NGC 1068, Science (2022)
Nøytrinoer avslører skjult galaktisk aktivitet, vitenskap (2022)
Dekke: spiralgalaksen NGC 1068
Bidragsytere: NASA, ESA, Alex Filippenko (UC Berkeley), William Sparks (STScI), Louis C. Ho (KIAA-PKU), Matthew A. Malkan (UCLA), Alessandro Capetti (STScI), Alyssa Pagan (STScI)