Бул көркөм рендерде блазар нейтринолорду жана гамма нурларын пайда кылган пиондарды пайда кылган протондарды тездетүүдө. Нейтринолор ар дайым бул жерде көрсөтүлгөндөй реакциянын натыйжасы. Гамма нурлары хадроникалык жана электромагниттик өз ара аракеттенүүдө пайда болот. (Дм / NASA)

Космостук Биринчи: Ааламдагы Галактикалардан Ультра Жогорку Энергетикалык Нейтринолор Табылды

1987-жылы дагы бир жаңы галактикадан нейтринолорду таптык. 30 жыл күткөндөн кийин, мындан да жакшы нерсени таптык.

Илимдеги эң чоң сырлардын бири - бул жердеги нерселерди гана аныктоо эмес, жерде биз аныктаган сигналдарды жараткан нерсе. Бир кылымдан ашык убакыттан бери, биз Ааламды аралап өтүү - космостук нурлар: биздин галактикадан алыс жайгашкан жогорку энергия бөлүкчөлөрү экендигин билдик. Бул бөлүкчөлөрдүн кээ бир булактары аныкталганына карабастан, алардын көпчүлүгү, анын ичинде эң кубаттуусу дагы табышмак бойдон калууда.

Бүгүнкү күнгө карата, бардыгы өзгөрдү. IceCube менен биргелешип, 2017-жылдын 22-сентябрында Түштүк уюлга жеткен ультра жогору энергиялуу нейтрино табылып, анын булагын аныктай алды. Бир катар гамма-рентген телескопу ошол абалды караганда, алар сигналды гана көрбөй, ошол эле учурда күйүп жаткан бир блазарды аныкташты. Акырында, адамзат ультра энергиялуу космостук бөлүкчөлөрдү жараткан жок дегенде бир булак тапты.

Кара тешиктер зат менен азыктанганда, аларда перпендикуляр акрекциялык диск жана биполярдуу реактивдүү учак пайда болот. Өтө чоң кара тешиктен чыккан реактивдүү учак бизге БЛ Lacertae объектиси же blazar деп аталат. Азыр бул космостук нурлардын жана жогорку энергиядагы нейтринолордун негизги булагы болуп эсептелет. (NASA / JPL)

Аалам, биз караган бардык жерде, кароого жана баарлашууга толгон нерселер бар. Зат галактикаларга, жылдыздарга, планеталарга, атүгүл адамдарга топтолот. Аалам аркылуу нурлануу толугу менен электромагниттик спектрин камтыйт. Ар бир куб сантиметр мейкиндикте нейтринос деп аталган жүздөгөн элес, майда масса бөлүкчөлөрүн табууга болот.

Жок дегенде, алар кандайдыр бир жыштык менен кадимки материя менен иштешкенде, алар табылышы мүмкүн. Тескерисинче, нейтрино жарыктын коргошун жылынан өтүп, анда бөлүкчөлөр менен 50/50 атышуу керек. 1930-жылы сунуш кылынгандан кийин, ондогон жылдар бою биз нейтрино таап алган жокпуз.

Реактордук ядролук эксперименттик RA-6 (Republica Argentina 6), en marcha, суунун жарыкка караганда тез бөлүкчөлөрүнөн чыккан Черенковдун нурлануусун мүнөздөйт. Паули тарабынан 1930-жылы биринчи жолу болжолдонгон нейтринолор (тагыраак айтканда, антинейтриндер) 1956-жылы ушуга окшош өзөктүк реактордон табылган. (CENTRO ATOMICO BARILOCHE, PIECK DARÍO)

1956-жылы биз биринчи жолу нейтрино өндүрүлгөн жерден бир аз алыс жайгашкан ядролук реакторлордун детекторлорун орнотуп, аларды аныктадык. 1960-жылдары, күн жана атмосфера менен космостук кагылышуу аркылуу пайда болгон нейтринолорду табуу үчүн, биз жер астындагы, башка булгануучу бөлүкчөлөрдөн корголгон детекторлорду курдук.

Андан кийин 1987-жылы үйгө жакын жерде жайгашкан жаңы супернованы жараткан гана серендипитет, андагы нейтринолорду таба алдык. Такыр байланышпаган максаттарда жүргүзүлүп жаткан эксперименттер көп кабарчы астрономия доорунда калыптанган SN 1987A нейтринолорун аныктады. Нейтринос, болжол менен, жарыктын ылдамдыгынан айырмаланбай турган энергия менен Ааламды кыдырып чыккан.

165,000 жарык жылында алыскы Чоң Магелландык Булутта жайгашкан 1987a супернованын калдыгы. Биринчи жарык сигналынан бир нече саат мурун нейтринолордун келип чыгышы бизге жарыктын ылдамдыгынан айырмаланбай турган нейтринолордун ылдамдыгы боюнча ылдамыраак болгон супернованын жылдыз катмарлары аркылуу таралууга канча убакыт талап кылынары жөнүндө көбүрөөк маалымат берди. Нейтринолор, жеңилдик жана тартылуу күчтөрү бирдей ылдамдыкта жүрөт. (NOEL CARBONI & ESA / ESO / NASA FOTOSHOP LIBERATOR FITS LIBERATOR)

30 жылга жакын убакыттан бери ошол супернованын нейтринолору биздин Күн системасынан тышкары, биздин үй галактикабыздан дагы бир аз жогору болгон нейтринолор болгон. Бирок бул алыскы нейтринолорду алган жок дегенди билдирбейт; бул аларды асмандагы белгилүү булактар ​​менен так аныктай албайбыз дегенди билдирет. Нейтринолор материя менен өтө начар байланышканына карабастан, энергиясы жогору болгондо, өз ара аракеттенишет.

Бул жерде IceCube нейтрино обсерваториясы келет.

IceCube обсерваториясы, өзүнүн биринчи нейтрино обсерваториясы, Антарктида музунун астындагы бул кубаттуу, жогорку энергия бөлүкчөлөрүн байкоо үчүн иштелип чыккан. (EMANUEL JACOBI, ICECUBE / NSF)

Түштүк уюлдагы муздун тереңинде, IceCube ушул массивсиз нейтринолорду издеп, куб км катуу материалды курчап турат. Нейтринолор Жерди аралап өтүшкөндө, ал жердеги бөлүкчөлөр менен байланышуу мүмкүнчүлүгү болот. Өз ара аракеттенүү бөлүкчөлөрдүн душка айланышына алып келет, ошондо детектордо анык кол коюлат.

Бул сүрөттө бир нейтрино муздун молекуласы менен өз ара аракеттенишип, музда релятивисттик ылдамдыкта кыймылдаган экинчилик бөлүкчөсү - муонду пайда кылып, анын артында көк жарыктын изин калтырган. (NICOLLE R. FULLER / NSF / ICECUBE)

IceCube иштеп келе жаткан алты жылдын ичинде энергиясы 100 ТэВдан ашкан 80ден ашык жогорку энергиялуу космостук нейтринолорду табышты: LHCдеги бөлүкчөлөрдүн жетишкендиктеринен он эсе көп. Алардын кээ бирлери, атүгүл, эң ири фундаменталдык бөлүкчөлөрдү жаратуу үчүн керектүү энергиядан миң эсе көп энергия алып, PeV масштабына ээ болушкан.

Жерге келген космостук бул нейтринолорго карабастан, биз аларды эч качан асманда так жайгашкан жерди сунуштай алган жокпуз. Бул нейтринолорду табуу чоң эрдик, бирок аларды Ааламдагы байкалган объект менен байланыштыра албасак - мисалы, электромагниттик жарыктын кандайдыр бир түрүндө да байкала алабыз - аларды эмнеге жараткандыгы жөнүндө эч нерсе билбейбиз.

Нейтрино тунук Антарктикалык муз менен өз ара аракеттенгенде, IceCube детекторунан өтүп бара жатып, көк жарыктын изин калтырган экинчилик бөлүкчөлөр пайда болот. (NICOLLE R. FULLER / NSF / ICECUBE)

Теоретиктерде идеяларды көтөрүүдө эч кандай кыйынчылыктар болгон эмес, анын ичинде:

  • суперновалардын эң күчтүүсү,
  • гамма-нурлар
  • кара тешиктерди күйгүзүү,
  • же квазар, ааламдагы эң ири, активдүү кара тешиктер.

Бирок чечим кабыл алуу үчүн далилдер талап кылынат.

IceCube тарабынан аныкталган жогорку энергиялуу нейтрино окуясынын мисалы: 4.45 PeV нейтрино 2014-жылы детекторго сокку урган. (ICECUBE Түштүк ПОЭЛ НЕУТРИНО ОБСЕРВАТОРИЯСЫ / NSF / УИСКОНСИН-МАДИСОНУН УНИВЕРСИТЕТИ)

IceCube алар тапкан ар бир ультра жогору энергиялык нейтрино менен байкоо жүргүзүп, релиздерди чыгарды. 2017-жылдын 22-сентябрында дагы бир ушундай окуя болду: IceCube-170922A. Чыгып кеткен релизде алар төмөнкүлөрдү билдиришти:

2017-жылдын 22-сентябрында IceCube астрофизикалык келип чыгышы ыктымал болгон трек сымал, өтө жогорку энергиялуу окуяны аныктады. Бул окуя Эң жогорку Энергия (EHE) тректи тандоо жолу менен аныкталды. IceCube детектору кадимкидей иштешти. EHE окуялары, адатта, нейтрино менен өз ара аракеттешүү уюлунда, детектордон тышкары, детектордун көлөмүн кесип өтүүчү муон чыгарат жана жарыктын деңгээли жогору (энергия прокси).
Космостук нурлар душ бөлүкчөлөрүн атмосферага протон менен атомдорду урат, бирок алар Черенковдун радиациясынан улам жарык чачышат. Асмандан келген космостук нурларды жана Жерди каптаган нейтринолорду көрүп, экөөнүн тең келип чыгышын аныктоо үчүн кокустуктарды колдонсок болот (SIMON SWORDY (U. CHICAGO), NASA)

Бул аракет нейтриндерге эле эмес, жалпы космостук нурларга да кызыктуу. Бир кылымдан ашык убакыттан бери миллиондогон жогорку энергиялардын космостук нурларын көргөнүбүзгө карабастан, алардын көпчүлүгү кайдан келип чыккандыгын түшүнбөй жатабыз. Бул протондорго, ядролорго жана атмосферада каскад / душ аркылуу пайда болгон нейтриндерге тиешелүү.

Ошондуктан, IceCube сергек болуу менен бирге, ушул нейтрино асманда пайда болгон жердин координаттарын төмөнкү абалда бергени таң калыштуу:

  • RA: 77.43 градус (-0.80 град / + 1.30 град. 90% PSF камтылган) J2000
  • Дек: 5.72 град (-0.40 град / + 0.70 градус 90% PSF камтуучу) J2000

Бул байкоочулар электромагниттик спектри боюнча кийинки байкоо жүргүзүүгө аракет кылып, ушул нерсеге алып барышты.

Сүрөтчүнүн жигердүү галактикалык ядро ​​жөнүндө таасири. Аккретион дискинин борборундагы супермассалык кара тешик диске перпендикуляр болгон мейкиндикке жогорку энергиялуу тар энергияны жөнөтөт. 4 миллиард жарык жылында алыстыктагы блазар - бул космостук нурлардын жана нейтринолордун келип чыгышы. (DESY, ИЛИМ БАЙЛАНЫШЫ ЛАБЫ)

Бул блазар: азыркы учурда активдүү абалда турган, зат менен азыктанган жана аны чоң ылдамдыкка жеткирүүчү өтө чоң кара тешик. Блазарлар квазардарга окшош, бирок бир маанилүү айырмачылык бар. Квазарды каалаган багытка багыттоого болот, бирок блазардын учактарынын бири түз эле Жерге багытталат. Аларды блазарлар деп аташат, анткени алар сизди "күйүп жатышат".

Бул өзгөчө блазар TXS 0506 + 056 деп аталган жана НАСАнын Ферми обсерваториясын жана Канар аралдарындагы жерге негизделген MAGIC телескопун кошо алганда, ошол замат гамма-нурлар пайда болгон.

Жердеги жана космостогу 20га жакын обсерватория IceCube нейтрино өткөн сентябрда байкалган жерди кийинки байкоолорун жүргүзүп, илимпоздор өтө жогору энергиялуу нейтринолордун, демек, космостук нурлардын булагы экендигин аныктоого мүмкүндүк берген. Нейтринолордон тышкары, электромагниттик спектрде жүргүзүлгөн байкоолорго гамма-нурлар, рентген нурлары, оптикалык жана радио нурлары кирди. (NICOLLE R. FULLER / NSF / ICECUBE)

Бул гана эмес, нейтринолор келгенде, блазардын күйүп турган абалда экени аныкталды, ал мындай объекттин активдүү агып кетишине туура келген. Чыгуунун жогорку чокусу жана төмөндөшү себебинен, IceCube менен байланышкан изилдөөчүлөр 2017-жылдын 22-сентябрына чейин ондогон рекорддук рекорддорду карап чыгышты жана TXS 0506 + 056 позициясынан келип чыккан нейтрино окуяларын издеди.

Дароо табасызбы? Бул объекттен нейтринолор көп жылдар бою жарылып, бир нече жолу жаралган. Нейтрино байкоолорун электромагниттик байкоолор менен бириктирип, биз жогорку энергиялуу нейтринолордун блазарлар тарабынан өндүрүлө тургандыгын жана аларды ушунчалык алыс аралыкта да байкай алышыбызга толук мүмкүнчүлүк алдык. TXS 0506 + 056, эгер билгиңиз келсе, 4 миллиард жарык жылында алыстыкта ​​жайгашкан.

Blazar TXS 0506 + 056 жогорку энергиялуу нейтринолордун жана космостук нурлардын биринчи аныкталган булагы. НАСАнын Ориондун сүрөтүнө негизделген бул иллюстрация Orion топ жылдызынын сол далысында түнкү асманда жайгашкан блазардын жайгашкан жерин көрсөтөт. Булак Жерден 4 миллиард жарык жылында. (Дм / NASA / Команды)

Ушунчалык көп сумманы бир эле көп мессенжерден байкасак болот.

  • Блазарлар космостук нурлардын жок эле дегенде бир булагы экендиги далилденди.
  • Нейтринолорду чыгаруу үчүн сизге чирий турган пиондар керек, ал эми алар ылдамдатылган протон менен өндүрүлөт.
  • Бул протон ылдамдыгынын кара тешиктер аркылуу биринчи аныкталган далилин берет.
  • Бул ошондой эле TXS 0506 + 056 blazar ааламдагы эң жарык булактардын бири экендигин көрсөтүп турат.
  • Акыры, космостук гамма нурларынан космостук нейтринолордун жана космостук нурлардын, негизинен, кээде жалпы келип чыгышына ишенсек болот.
Күчтүү астрофизика булактары чыгарган космостук нурлар Жер бетине жетиши мүмкүн. Космостук нур Жердин атмосферасында бир бөлүкчө менен кагылышканда, биз жер бетиндеги массивдерди байкай турган бөлүкчөлөрдүн душун чыгарат. Акыры, биз алардын негизги булагын таптык. (ASPERA кызматташуусу / ASTROPARTICLE ERANET)

IceCube нейтрино обсерваториясынын башкы тергөөчүсү Фрэнсис Халценин айтымында,

Астрофизика коомчулугунда жалындар космостук нурлардын булагы болушу мүмкүн эмес деген жалпы кызыкчылык бар экен, жана биз ... Жер шарынын маршалы телескоптору аркылуу ар кандай толкун узундуктарын колдонуп, нейтрино детектору менен бириктирилген. сыяктуу IceCube илимпоздордун "көп мессенджер астрономиясы" деп атаган маанилүү учурду белгилейт.

Мульти мессенджер астрономиясынын доору расмий түрдө башталды, эми бизде асманга көзкарандысыз жана толуктоочу үч жол бар: жарык менен, нейтринолор менен жана гравитациялык толкундар менен. Бир жолу жогорку энергиядагы нейтринолорду жана космостук нурларды жаратууга мүмкүн эмес талапкер деп эсептелген блазарлардын, чындыгында, экөөнү тең жараткандыгын билдик.

Бул сүрөтчүнүн алыскы квазар 3С 279 жөнүндөгү таасири. Биполярдуу учактар ​​жалпы мүнөзгө ээ, бирок мындай реактивдин бизге тикелей көрүнүшү өтө сейрек. Мындай окуя болгондо, бизде Блазар бар, ал азыр жогорку энергиялуу космостук нурлардын жана биз жылдар бою көргөн ультра жогорку энергиялуу нейтринолордун булагы экендиги тастыкталды. (ESO / M. KORNMESSER)

Жаңы ачылыш менен, жогорку энергиялуу нейтрино астрономия тармагы, расмий ачыла баштады. Мындан ары нейтринолор башка өз ара аракеттердин натыйжасы эмес, ошондой эле биздин Күн тутумубуздан тышкары жайгашкан космостук кызыгуу. Андан көрө, биз аларды ааламдын жана физиканын негизги мыйзамдарынын негизги зонасы катары колдоно алабыз. IceCube куруудагы негизги максаттардын бири жогорку энергиялуу космостук нейтринолордун булактарын аныктоо болгон. Блазар TXS 0506 + 056 бул нейтринолордун жана гамма нурларынын булагы катары аныкталгандан кийин, бул космостук кыялдар ишке ашырылды.

Учурда Форбстен башталат жана Patreon жактоочуларынын аркасында Ортоңузда кайрадан жарыяланат. Этан "Галактикадан тышкары" жана "Трекология" аттуу эки китептин автору: Триколордон баштап Warp Driveга чейинки "Стар трек" илими.