De Ce O Particulă Veche De 4 Miliarde De Ani Care A Lovit Antarctica Este O Afacere Atât De Mare

{h1}

O echipă internațională de astronomi a identificat o gaură neagră supermasivă în centrul unei galaxii îndepărtate ca prima sursă cunoscută pentru particulele fantomă.

Un singur neutrin cu energie mare a lovit Pământul pe 22 septembrie 2017. Provinea dintr-o galaxie îndepărtată, înfășurată în jurul unei găuri negre supermasive. Și, începând cu o lucrare blockbuster publicată astăzi (12 iulie) în revista Science și semnată de sute de oameni de știință răspândiți în zeci de laboratoare, este important ca astrofizicienii să-și rescrie modelele de univers.

Asta pentru că, pentru prima dată, acest neutrin cu energie mare, o particulă fantomatică care abia interacționează cu alte materii, a lăsat suficiente indicii pentru a-și da seama de unde provine.

Timp de 4 miliarde de ani, acest neutrino a crescut prin spațiu nerestruit. S-ar putea să fi trecut stele, bucăți de rocă sau alte galaxii. S-ar putea să treacă chiar și prin ei; neutrinii pot circula de obicei prin materie fără a lăsa urme. Așa că, de cele mai multe ori a fost nevoie de viață pe Pământ, pentru a forma bacterii, ciuperci, plante și animale, iar pentru ca una dintre aceste animale (noi) să le descopere existența, acest neutrino a călătorit nedisturbat. [Cele mai mari 18 mistere nesoluționate în fizică]

Apoi s-a prăbușit într-un atom dintr-un bloc de gheață din Antarctica, a scuipat o altă particulă de mare energie, numită muon în Observatorul IceCube Neutrino, un detector masiv de particule îngropat sub gheața Antarctică și a dispărut pentru totdeauna.

Un flux subțire de neutrini cu energie mare, adânc în cosmos, trântește tot timpul Pământului. Dar această coliziune cu neutrini a fost specială: oamenii de știință erau pregătiți pentru asta. Ani de perfecționare la instrumentele lor îi pregătiseră să detecteze neutrino, să-și dea seama repede din ce parte provine din cer și apoi să indice telescoape din toată lumea spre acea patch of sky. Nu a fost prima dată când au încercat acest lucru, dar de această dată a funcționat: Telescopul spațial cu raze Gamma Fermi - și apoi zeci de observatorii din întreaga lume - au surprins semnalul slab al galaxiei de origine a neutrinului - denumit „blazar” datorită flăcării sale de energie electromagnetică care trage spre Pământ.

Există un blazar adânc în spațiu, au concluzionat cercetătorii, făcând parte din cea mai strălucitoare familie de obiecte din univers: galaxii cu motoare supermasive cu găuri negre care trag raze de energie către Pământ. Și acest blazar accelerează neutrinii către energii enorme și îi aruncă pe planeta noastră.

Un proiect de detectiv cosmic

Urmărirea unei surse de neutrini cosmici nu ar fi fost deloc posibilă fără IceCube, potrivit lui Derek Fox, astrofizician la Universitatea de Stat din Pennsylvania, a cărui echipă a condus o parte crucială a cercetării. [Fotografii IceCube: Laborator de fizică îngropat sub gheața antarctică]

Marea majoritate a neutrinilor care curge prin corpurile noastre în fiecare zi, a spus Fox pentru WordsSideKick.com, forma în atmosfera Pământului - produsele coliziunilor dintre gaz și alte particule cosmice cu energie mare. Chiar și acele câteva instrumente din întreaga lume suficient de sensibile pentru a detecta neutrinii, a spus el, sunt mai mult sau mai puțin orbiți de neutrinii cosmici mult mai rari de „ceața” neutrinilor locali care obscură viziunea.

Dar în 2013, IceCube a străpuns ceata. Observatorul devenise suficient de sensibil pentru a elimina neutrinii cosmici cu energie mai mare din radiațiile de fundal ale verișorilor lor atmosferici cu energie mai mică. Lucrarea care anunța că descoperirea în Știința din 2013 a fost ea însăși un rezultat uriaș pentru știința neutrinilor - prima dovadă directă a neutrinilor originari până acum.

Laboratorul IceCube din Antarctica, fondat pe Calea Lactee și o aurora la orizont. Imagine realizată în mai 2017.

Laboratorul IceCube din Antarctica, fondat pe Calea Lactee și o aurora la orizont. Imagine realizată în mai 2017.

Următorul pas important, potrivit Regina Caputo, un astrofizicist de particule de la Universitatea din Maryland, care a condus echipa de telescop Fermi care a descoperit pentru prima dată blazul flăcător de-a lungul căii neutrinului, a fost să descopere cum să folosească cel mai eficient aceste date de neutrino pentru a vâna surse de particule. [Ciudate și Muon ciudat: particulele cele mai ciudate ale naturii disecate (infografice)]

Acolo a venit echipa lui Fox. Azadeh Keivani, un astrofizician care era la acea vreme un cercetător postdoctoral care lucra în laboratorul lui Fox și este acum coleg la Universitatea Columbia, a spus că IceCube a durat prea mult timp pentru a detecta neutrinele cosmice pentru ca informația să fie ușor utilizabil.

"La cel mai rapid posibil, ar fi nevoie de câteva ore și l-am scăzut la mai puțin de un minut", a spus Keivani la WordsSideKick.com.

Cu această viteză, IceCube ar putea avertiza observatoarele din întreaga lume la doar câteva momente după ce s-a întâmplat o detectare interesantă, a spus ea. IceCube ar putea deja să urmărească calea neutrinului suficient de îndeaproape (studiind muonul pe care l-a emis) pentru a-și restrânge sursa la un petic de cer de aproximativ două ori mai larg decât o lună plină. Obținerea rapidă a informațiilor a permis unei baterii întregi din cele mai sensibile telescoape din lume să scaneze acel spațiu - încă o zonă de căutare foarte largă în termeni astronomici, potrivit lui Caputo - pentru indicii de unde provin.

Detectarea

Când neutrino, numit acum IceCube-170922A, a lovit detectorul, Darren Grant stătea în biroul său de la Universitatea Alberta. Purtătorul de cuvânt și astrofizicianul IceCube a spus că este notabil - suficient de interesant pentru a discuta cu un coleg în sală - dar nu șocant.

"IceCube detectează neutrinii [la acest nivel de energie] aproximativ o dată pe lună", a declarat Grant pentru WordsSideKick.com. „Devine un fel de rutină”.

Unsprezece alți neutrini la acel nivel de energie au lovit anterior detectorul de când a început colaborarea cu alte telescoape, a spus Fox, și niciunul nu a fost identificat încă la sursa sa.

Așa că alerta a ieșit, observatoarele din întreaga lume și-au îndreptat telescoapele spre peticul de cer din care provenea, iar apoi, spuse Fox, nu s-a întâmplat nimic... zile întregi.

"Nu părea că există ceva remarcabil acolo pe cer", a spus el. Astronomii au remarcat blazarul, dar nu au sărit la ei ca o sursă probabilă. „La noi, la acel moment, era un fel de neutrino doar 12 și l-am pus pe listă [și am trecut mai departe]”.

Dar apoi, câteva zile mai târziu, cercetătorii de la Fermi au trimis o alertă: Că blazarul era în flăcări. Telescopul cu raze gamma îl văzuse emitând de opt ori mai multe raze gamma decât de obicei, cel mai strălucitor care fusese vreodată. Ceva - cercetătorii nu știu exact ce a făcut ca galaxia să emită un jet de fotoni gamma super-rapid de mare energie. Același proces ar fi putut emite neutrino.

"Trucul cu blazars este că doar pentru că este în flăcări într-o lungime de undă nu înseamnă că este în flăcări în altă lungime de undă", a spus Caputo.

Fermi, un observator cu unghi larg, sensibil la o porțiune-cheie a spectrului de raze gamma, a fost bine adaptat la radiațiile gamma provenite de la blazar și a observat-o flăcând până în aprilie. Și odată ce a descoperit această sursă probabilă - care nu a sărit la alte telescoape în acea zi, deoarece nu erau la fel de sensibile la acea regiune a spectrului - alte telescoape ar putea urmări pentru a confirma blazarul ca sursă probabilă de neutrino.

„Am putut să spunem: 'Oh, probabil vine din acest blazar.' Apoi, toate celelalte telescoape ar putea într-adevăr să zero și să indice acea sursă anume ", a spus Caputo.

Un alt observator cu raze gamma, MAGIC din Insulele Canare în largul coastei de vest a Africii, a făcut apoi observații care au contribuit la confirmarea acestui blazar, TXS 0506 + 056, ca sursă a neutrinului, a spus ea. În cele din urmă, multe mai multe observatorii au obținut rezultate similare. Pentru prima dată, astrofizicienii au identificat sursa unui neutrin cosmic. Mai târziu, cercetătorii care au dat peste date vechi au arătat că mai mulți neutrini detectați în ultimii nouă ani și jumătate la IceCube au provenit probabil de la același blazar. Acest rezultat a fost publicat și astăzi (12 iulie) în revista Science.

Ce înseamnă

În timp ce atât Caputo, cât și Fox spuneau că aceștia ar fi suspectat că blazarele erau implicate în neutrinozi cosmici, iar ideea a fost populară de mai mulți ani (Fox a arătat către o lucrare publicată pe jurnalul de presă arXiv în 2001 în care spera că acest blazar exact ar putea fi o sursă de neutrino), căzuse din favoare. Cercetătorii au început să se îngrijoreze, a spus Fox, că doar nu erau destule blaze pe cer pentru a da seama de toate direcțiile diferite de unde provin neutrinii cosmici.

Acest rezultat este un „prim pas” și „o dovadă a conceptului”, a spus Grant, arătând mai întâi că cel puțin unii neutrini provin din blaze.

Cu toate acestea, a spus Caputo, cercetătorii încă nu știu doar cum produce blazarul neutrinilor. (Deși există și lucrări de însoțire care încep să lucreze la fizică.) Și există probabil alte tipuri de surse de neutrino pe care cercetătorii încă nu le-au depistat. Cercetătorii au trecut pragul în astronomia neutrino precisă, a spus Grant. Dar mai sunt multe de învățat.

Publicat inițial la Știința în direct.






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Care Este Cea Mai Mare Erupție Vulcanică Înregistrată?
Care Este Cea Mai Mare Erupție Vulcanică Înregistrată?

Uraganul Katrina: Fapte, Daune Și Urmări
Uraganul Katrina: Fapte, Daune Și Urmări

Premiul Nobel Pentru Chimie: 1901-Prezent
Premiul Nobel Pentru Chimie: 1901-Prezent

Toți Sunt Mari Gânditori Științifici Atei?
Toți Sunt Mari Gânditori Științifici Atei?

Alunecarea Preistorică A Creat Un Lac Ascuns
Alunecarea Preistorică A Creat Un Lac Ascuns


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2019 RO.WordsSideKick.com