Výsledky štúdie boli prezentované na vedeckom online webinári, na ktorom sa zúčastnili odborníci
Čo urobili vedci?
Medzinárodná skupina astronómov prvýkrátnašli dôkazy o vysokoenergetických emisiách neutrín z galaxie NGC 1068 vo vzdialenosti 47 miliónov svetelných rokov od Zeme. Je tiež známy ako Messier 77 a nachádza sa v súhvezdí Cetus. Vďaka svojej jasnosti a aktivite je NGC 1068 jedným z najznámejších a dobre preštudovaných objektov. Objavili ho už v roku 1780 a teraz ho možno pozorovať veľkým ďalekohľadom.
Napriek tomu, že vedci vedia o NGC 1068 veľa, pozorovať jej skrytú aktivitu neutrín nebolo také jednoduché. Prečo presne, povieme o niečo neskôr.
ako sa im to podarilo?
Vedci objavili neutrína vďaka observatóriuľadová kocka. Ide o masívny neutrínový teleskop pokrývajúci miliardu ton spracovaného ľadu od 1,5 do 2,5 km pod povrchom Antarktídy v blízkosti južného pólu.
Keď neutríno interaguje s molekulami čistého antarktického ľadu, vytvára sekundárne častice, ktoré zanechávajú stopu modrého svetla, keď prechádzajú cez detektor IceCube.
Obrazový kredit a autorské práva: Nicole R. Fuller, IceCube/NSF
Toto je jedinečné observatórium, ktoré skúmanajvzdialenejšie kúty vesmíru tu na Zemi, s pomocou neutrín. Práve vďaka nemu vedci v roku 2018 ohlásili prvé pozorovanie zdroja vysokoenergetických neutrín. Hovoríme o objekte TXS 0506 + 056, mocnom blazare, ktorý sa nachádza na ľavom ramene Orionu, súhvezdia vzdialenom 4 miliardy svetelných rokov od Zeme.
Objav druhého zdroja vysokoenergetických neutrín a kozmického žiarenia je výsledkom viac ako 30-ročného vedeckého výskumu. Ilustrácia: IceCube/NSF
Keď neutrína interagujú s molekulami čistého antarktického ľadu, vytvárajú sekundárne častice. Pri prechode cez detektor IceCube zanechávajú stopu modrého svetla.
Celkovo nazbieral cca80 neutrín teraelektronvoltovej energie z NGC 1068. Ako vysvetľujú autori novej štúdie, častice sa im podarilo „chytiť“ vďaka starostlivej aktualizácii kalibrácie detektora. Práca odborníkov na prevádzku zariadení zlepšila rekonštrukciu smeru neutrín. Jednoducho povedané, fyzici dokázali presnejšie sledovať cestu častíc z NGC 1068.
Čo sú to neutrína?
Neutrína sú všeobecný názov pre neutrályfundamentálne častice s polovičným spinom. Ich zvláštnosťou je, že sa zúčastňujú len slabých a gravitačných interakcií a patria do triedy leptónov. Teraz fyzici poznajú tri typy týchto častíc: elektrónové, miónové a tau neutrína, ako aj ich zodpovedajúce antičastice. Ďalšou vlastnosťou neutrín je, že majú veľmi malú hmotnosť a žiadny náboj. Vznikajú pri termonukleárnych reakciách hviezd a výbuchoch supernov .
Schéma detektora IceCube. Ilustrácia: IceCube/NSF
Štúdium týchto častíc je jednou z najdôležitejších oblastí fyziky. S ich pomocou vedci nachádzajú a študujú účinky, ktoré sú nad rámec štandardného modelu.
Štandardný model – teoretickýkonštrukt v časticovej fyzike, ktorý popisuje elektromagnetické, slabé a silné interakcie všetkých elementárnych častíc. Moderná formulácia bola dokončená asi pred 20 rokmi po experimentálnom potvrdení existencie kvarkov.
Astronómovia pomocou slnečných neutrín študujú procesy, ktoré sa vyskytujú na Slnku v reálnom čase.
Ako neutríno "funguje"?
Na rozdiel od svetla môžu neutrína uniknúťextrémne husté prostredie vo vesmíre a dostať sa na Zem. Hmota a elektromagnetické polia, ktoré prenikajú mimogalaktickým priestorom, na ne prakticky nemajú vplyv.
Aj keď vedci prišli s neutrínovou astronómiou viacPred 60 rokmi bola slabá interakcia častíc s hmotou a žiarením neskutočne ťažké ich odhaliť. Ale toto je stále veľmi dôležité. Vedci nazývajú neutrína „kľúčom“, ktorý pomôže študovať najextrémnejšie objekty vo vesmíre.
Čo je známe o galaktickom „dodávateľovi neutrín“?
Ako je to v prípade Mliečnej dráhy,NGC 1068 je špirálovitá galaxia s priečkou s voľne navinutými ramenami a relatívne malým centrálnym vydutím. Na rozdiel od našej galaxie je však NGC 1068 aktívny objekt. To znamená, že väčšinu žiarenia neprodukujú hviezdy, ale materiál, ktorý padá do centrálnej čiernej diery. Je miliónkrát hmotnejšia ako Slnko a dokonca aj Sagittarius A*, neaktívna čierna diera v strede našej galaxie.
Hubbleova snímka špirálovej galaxie NGC 1068. Poďakovanie: NASA/ESA/A. van der Hoeven
NGC 1068 tiež patrí k Seyfertovým galaxiám typu II.
Seyfertova galaxia - špirálová respnepravidelná galaxia s aktívnym jadrom, ktorej emisné spektrum obsahuje veľa jasných širokých pásov, čo naznačuje silné emisie plynu rýchlosťou až niekoľko tisíc kilometrov za sekundu. Objekty typu II majú charakteristické jasné jadro a pri pozorovaní v infračervenom pásme sa tiež javia jasné.
hlavný problém
NGC 1068 je viditeľná zo Zeme pod takým uhlom, že jecentrálna oblasť, kde sa nachádza čierna diera, je skrytá pred pozorovaním. Procesy vo vnútri zostávajú záhadou.Aj v Seyfertových galaxiách typu II torus jadrového prachu zakrýva väčšinu vysokoenergetického žiarenia. Produkuje ho hustá masa plynu a častíc, ktoré sa pomaly a špirálovito pohybujú dovnútra smerom k stredu galaxie.
To všetko plus žiarenie by malo blokovaťgama lúčov. Inak by „sprevádzali“ neutrína a pomáhali vedcom. Teraz, keď fyzici nakalibrovali detektory IceCube a detekovali nepolapiteľné častice z jadra NGC 1068, dozvedajú sa viac o prostredí okolo supermasívnych čiernych dier bez toho, aby brali do úvahy gama žiarenie.
Prečo je počítanie neutrín z galaxií také dôležité?
Podľa autorov štúdie vďakaNeutrínové merania TXS 0506+056 a NGC 1068 IceCube sú o krok bližšie k odpovedi na otázku o pôvode kozmického žiarenia, ktorú si vedci kladú už viac ako sto rokov.
Pohľad na IceCube Lab za súmraku.
Kredit a autorské práva: Martin Wolf, IceCube/NSF
Teraz vedci vedia, čo sú začprúdy oddelených a nesúvisiacich nabitých častíc, ktoré „letia“ z vesmíru obrovskou rýchlosťou. Prevládajú v nich protóny, ale obsahujú aj elektróny, jadrá hélia a ťažšie chemické prvky.
Štúdia navyše pomohla vedcom pochopiť, že takýchto objektov môže byť vo vesmíre oveľa viac. Ešte ich treba identifikovať.
Čo bude ďalej?
V budúcnosti sa NGC 1068 stane referenčným bodom preneutrínové teleskopy, uvádzajú autori štúdie. Áno, toto je už veľmi dobre preštudovaný objekt pre astronómov. Neutrína však vedcom umožnia vidieť túto galaxiu úplne iným spôsobom.
Čítaj viac:
Pomenoval následky poslednej slnečnej búrky, ktorá zasiahla Zem
Masívny náraz vesmírneho telesa spustil magnetické pole Zeme
Obrovský tunel pod egyptským chrámom „ukrýval“ záhadné artefakty
zdroj:
Dôkaz o emisii neutrín z blízkej aktívnej galaxie NGC 1068, Veda (2022)
Neutrína odhaľujú skrytú galaktickú aktivitu, veda (2022)
Obal: špirálová galaxia s priečkou NGC 1068
Prispievatelia: NASA, ESA, Alex Filippenko (UC Berkeley), William Sparks (STScI), Louis C. Ho (KIAA-PKU), Matthew A. Malkan (UCLA), Alessandro Capetti (STScI), Alyssa Pagan (STScI)