Rezultatele studiului au fost prezentate în cadrul unui webinar științific online, la care au participat experți
Ce au făcut oamenii de știință?
Un grup internațional de astronomi pentru prima datăau găsit dovezi ale emisiilor de neutrini de înaltă energie din galaxia NGC 1068 la o distanță de 47 de milioane de ani lumină de Pământ. Este cunoscut și sub numele de Messier 77 și este situat în constelația Cetus. Datorită luminozității și activității sale, NGC 1068 este unul dintre cele mai faimoase și bine studiate obiecte. A fost descoperit în 1780, iar acum poate fi observat cu un binoclu mare.
În ciuda faptului că oamenii de știință știu multe despre NGC 1068, observarea activității sale ascunse de neutrino nu a fost atât de ușoară. De ce anume, vom spune puțin mai târziu.
Cum au făcut-o?
Oamenii de știință descoperă neutrini datorită observatoruluicub de gheata. Este un telescop cu neutrini masiv care acoperă un miliard de tone de gheață procesată de la 1,5 până la 2,5 km sub suprafața Antarcticii, lângă Polul Sud.
Când un neutrin interacționează cu moleculele din gheața limpede din Antarctica, produce particule secundare care lasă o urmă de lumină albastră pe măsură ce trec prin detectorul IceCube.
Credit imagine și drepturi de autor: Nicole R. Fuller, IceCube/NSF
Acesta este un observator unic care exploreazăcele mai îndepărtate colțuri ale universului de aici pe Pământ, cu ajutorul neutrinilor. Datorită lui, oamenii de știință au raportat prima observație a unei surse de neutrini de înaltă energie în 2018. Vorbim despre obiectul TXS 0506 + 056, un puternic blazar, care se află pe umărul stâng al lui Orion, o constelație la 4 miliarde de ani lumină de Pământ.
Descoperirea unei a doua surse de neutrini de înaltă energie și raze cosmice este rezultatul a peste 30 de ani de cercetare științifică. Ilustrație: IceCube/NSF
Atunci când neutrinii interacționează cu moleculele din gheața limpede din Antarctica, ea produce particule secundare. Ei lasă o urmă de lumină albastră când trec prin detectorul IceCube.
În total, a acumulat aproximativ80 de neutrini de energie teraelectronvolt de la NGC 1068. După cum explică autorii noului studiu, ei au reușit să „prindă” particulele datorită unei actualizări atente a calibrării detectorului. Munca experților în operarea echipamentelor a îmbunătățit reconstrucția direcției neutrinilor. Cu cuvinte simple, fizicienii au reușit să urmărească mai precis calea particulelor din NGC 1068.
Ce sunt neutrinii?
Neutrinii sunt numele comun pentru neutriparticule fundamentale cu spin semiîntreg. Particularitatea lor este că participă doar la interacțiuni slabe și gravitaționale și aparțin clasei leptonilor. Acum, fizicienii cunosc trei tipuri de aceste particule: neutrini de electroni, muoni și tau, precum și antiparticulele corespunzătoare ale neutrinilor este că au foarte puțină masă și nu se naște în reacțiile termonucleare ale stelelor și exploziilor de supernove .
Diagrama detectorului IceCube. Ilustrație: IceCube/NSF
Studiul acestor particule este una dintre cele mai importante domenii ale fizicii. Cu ajutorul lor, oamenii de știință găsesc și studiază efecte care depășesc modelul standard.
Model standard— teoreticun construct în fizica particulelor care descrie interacțiunile electromagnetice, slabe și puternice ale tuturor particulelor elementare. Formularea modernă a fost finalizată cu aproximativ 20 de ani în urmă după confirmarea experimentală a existenței quarcilor.
Cu ajutorul neutrinilor solari, astronomii studiază procesele care au loc pe Soare în timp real.
Cum „funcționează” un neutrin?
Spre deosebire de lumină, neutrinii pot scăpa dinmedii extrem de dense din Univers și ajung pe Pământ. Materia și câmpurile electromagnetice care pătrund în spațiul extragalactic nu au practic niciun efect asupra lor.
Deși oamenii de știință au venit cu astronomia cu neutrini mai multCu 60 de ani în urmă, interacțiunea slabă a particulelor cu materia și radiația le făcea incredibil de dificil de detectat. Dar acest lucru este încă foarte important. Oamenii de știință numesc neutrinii o „cheie” care va ajuta la studiul celor mai extreme obiecte din spațiu.
Ce se știe despre „furnizorul de neutrini” galactic?
Ca și în cazul Calei Lactee,NGC 1068 este o galaxie spirală barată, cu brațe înfășurate lejer și o umflătură centrală relativ mică. Cu toate acestea, spre deosebire de galaxia noastră, NGC 1068 este un obiect activ. Aceasta înseamnă că cea mai mare parte a radiațiilor este produsă nu de stele, ci de materialul care cade în gaura neagră centrală. Este de milioane de ori mai masiv decât Soarele și chiar decât Săgetătorul A*, o gaură neagră inactivă din centrul galaxiei noastre.
Imagine Hubble a galaxiei spirale NGC 1068. Credit: NASA/ESA/A. van der Hoeven
NGC 1068 aparține, de asemenea, galaxiilor Seyfert de tip II.
Galaxia Seyfert - spirală sauo galaxie neregulată cu un nucleu activ, al cărei spectru de emisie conține multe benzi largi luminoase, indicând emisii puternice de gaze la viteze de până la câteva mii de kilometri pe secundă. Obiectele de tip II au un nucleu strălucitor caracteristic și, de asemenea, par luminoase atunci când sunt observate în infraroșu.
problema principala
NGC 1068 este vizibil de pe Pământ la un astfel de unghi încât acestaregiunea centrală în care se află gaura neagră este ascunsă observării. Procesele din interiorul ei rămân un mister De asemenea, în galaxiile Seyfert de tip II, un torus de praf nuclear ascunde cea mai mare parte a radiațiilor de înaltă energie. Este produs de o masă densă de gaz și particule care se deplasează încet și spiralat spre centrul galaxiei.
Toate acestea, plus radiațiile, ar trebui să se blochezeraze gamma. În caz contrar, ei ar „însoți” neutrinii și ar ajuta oamenii de știință. Acum că fizicienii au calibrat detectoarele IceCube și au detectat particule evazive din miezul NGC 1068, ei învață mai multe despre mediul din jurul găurilor negre supermasive, fără a ține cont de razele gamma.
De ce este atât de importantă numărarea neutrinilor din galaxii?
Potrivit autorilor studiului, datorită luiMăsurătorile neutrinilor TXS 0506+056 și NGC 1068 IceCube sunt cu un pas mai aproape de a răspunde la întrebarea despre originea razelor cosmice pe care oamenii de știință și-au pus-o de mai bine de o sută de ani.
Vedere a IceCube Lab la amurg.
Credit și drepturi de autor: Martin Wolf, IceCube/NSF
Acum oamenii de știință știu ce suntfluxuri de particule încărcate separate și neînrudite care „zboară” din spațiul cosmic cu o viteză enormă. Sunt dominate de protoni, dar conțin și electroni, nuclee de heliu și elemente chimice mai grele.
În plus, studiul i-a ajutat pe oamenii de știință să înțeleagă că ar putea exista mult mai multe astfel de obiecte în univers. Ele nu au fost încă identificate.
Ce urmează?
În viitor, NGC 1068 va deveni un etalon pentrutelescoape cu neutrini, conform autorilor studiului. Da, acesta este deja un obiect foarte bine studiat pentru astronomi. Dar neutrinii vor permite oamenilor de știință să vadă această galaxie într-un mod complet diferit.
Citeste mai mult:
A numit consecințele ultimei furtuni solare care a lovit Pământul
Un impact masiv al unui obiect spațial a declanșat câmpul magnetic al Pământului
Un tunel imens sub templul egiptean a „ascuns” artefacte misterioase
surse:
Dovezi ale emisiei de neutrini din galaxia activă din apropiere NGC 1068, Science (2022)
Neutrinii dezvăluie activitate galactică ascunsă, știință (2022)
Coperta: galaxia spirală barată NGC 1068
Contribuitori: NASA, ESA, Alex Filippenko (UC Berkeley), William Sparks (STScI), Louis C. Ho (KIAA-PKU), Matthew A. Malkan (UCLA), Alessandro Capetti (STScI), Alyssa Pagan (STScI)