Sügavale sellesse maetud tohutu neutriinoobservatoorium Antarktika jää on avastanud alles teise kunagi leitud tabamatute osakeste galaktilise allika.
Tulemustes avaldati eelmisel nädalal aastal teadus, IceCube'i koostöö teatab neutriinode tuvastamisest "aktiivsest galaktikast" nimega NGC 1068, mis asub Maast umbes 47 miljoni valgusaasta kaugusel.
Kuidas tuvastada neutriinot
Neutriinod on väga häbelikud põhiosakesed, mis ei suhtle sageli millegi muuga. Kui need 1950. aastatel esmakordselt tuvastati, mõistsid füüsikud peagi, et need on mõnes mõttes astronoomia jaoks ideaalsed.
Kuna neutriinodel on harva mingit pistmist teiste osakestega, võivad nad takistamatult liikuda üle universumi. Kuid nende häbelikkus muudab ka nende tuvastamise raskeks. Selleks, et püüda piisavalt, et olla kasulik, on vaja väga suurt detektorit.
See on koht, kus IceCube tuleb. Seitsme suve jooksul aastatel 2005–2011 puurisid Ameerika Amundseni–Scotti lõunapooluse jaama teadlased kuumaveepuuriga jäässe 86 auku. Iga auk on peaaegu 2.5 kilomeetrit sügav, umbes 60 sentimeetrit lai ja sisaldab 60 korvpallisuurust valgusdetektorit, mis on kinnitatud pika kaablilõigu külge.
Kuidas see aitab meil neutriinosid tuvastada? Mõnikord põrkab neutriino detektori lähedal jääs prootoni või neutroniga kokku. Kokkupõrge tekitab palju raskema osakese, mida nimetatakse müüoniks ja mis liigub nii kiiresti, et kiirgab sinist kuma, mida valgusdetektorid suudavad tuvastada.
Mõõtes, millal see valgus eri detektoritesse jõuab, saab arvutada suuna, kust müon (ja neutriino) tuli. Vaadates osakeste energiaid, selgub, et suurem osa IceCube'i tuvastatud neutriinodest on loodud Maa atmosfääris.
Väike osa neutriinodest on aga pärit kosmosest. 2022. aasta seisuga on tuvastatud tuhandeid neutriinosid kusagilt kaugest universumist.
Kust neutriinod tulevad?
Tundub, et need tulevad igast suunast üsna ühtlaselt, ilma nähtavate heledate laikudeta. See tähendab, et seal peab olema palju neutriinode allikaid.
Aga mis need allikad on? Seal on palju kandidaate, eksootilise kõlaga objekte, nagu aktiivsed galaktikad, kvasarid, blasaarid ja gammakiirguse pursked.
2018. aastal teatas IceCube esimese tuvastatud suure energiaga neutriinokiirguri avastamisest: blasaari, mis on teatud tüüpi galaktika, mis juhuslikult laseb Maa suunas suure energiaga osakeste joa.
TXS 0506+056 nime all tuntud blazar tuvastati pärast seda, kui IceCube nägi ühte suure energiaga neutriinot ja saatis välja kiireloomulise astronoomi telegrammi. Teised teleskoobid heitsid pilku TXS 0506+056-le ja avastasid, et see kiirgab samal ajal ka palju gammakiirgust.
See on mõttekas, sest me arvame, et blasaarid suurendavad prootoneid äärmuslikele kiirustele ja need suure energiaga prootonid interakteeruvad siis teiste gaaside ja kiirgusega, tekitades nii gammakiirgust kui ka neutriinosid.
Aktiivne galaktika
Blazar oli esimene galaktiline allikas, mis kunagi avastati. Selles uues uuringus tuvastas IceCube teise.
IceCube'i teadlased vaatasid uuesti läbi esimese kümnendi kogutud andmed, rakendades uusi väljamõeldud meetodeid neutriinode suundade ja energia teravamate mõõtmiste tegemiseks.
Selle tulemusena tuli teravamalt fookusesse juba niigi huvitav hele laik taustal neutriino säras. Umbes 80 neutriinot oli pärit üsna lähedal asuvast hästi uuritud galaktikast nimega NGC 1068 (tuntud ka kui M77, kuna see on 77. kirje kuulsas 18. sajandi kataloogis, mis sisaldab prantsuse astronoomi Charles Messier' loodud huvitavaid astronoomilisi objekte).
Maast umbes 47 miljoni valgusaasta kaugusel asuv NGC 1068 on tuntud "aktiivne galaktika", galaktika, millel on äärmiselt hele tuum. See on umbes 100 korda lähemal kui blazar TXS 0506+056 ja selle nurk meie suhtes tähendab, et selle südamiku gammakiirgust varjab tolm. Neutriinod suumivad aga rõõmsalt otse läbi tolmu ja kosmosesse.
See uus avastus annab astrofüüsikutele ja astronoomidele hulgaliselt teavet selle kohta, mis täpselt NGC 1068 sees toimub. Juba on sadu dokumente, mis püüavad selgitada, kuidas galaktika sisemine tuum töötab, ja uued IceCube'i andmed lisavad teavet neutriinode kohta, aitab neid mudeleid täiustada.
See artikkel avaldatakse uuesti Vestlus Creative Commonsi litsentsi all. Loe algse artikli.
Image Credit: NASA / ESA / A. van der Hoeven
