Po raz pierwszy zobrazowano "cząstki-duchy" galaktyki Drogi Mlecznej: IceCube wykrywa neutrina

Astronomowie dokonali prawdziwego przełomu, wykrywając po raz pierwszy w historii wysokoenergetyczne neutrina wzdłuż płaszczyzny galaktyki, czyli pasma Drogi Mlecznej, na nocnym niebie. Wysokoenergetyczne neutrina, które mają miliony i miliardy razy większą energię niż neutrina wytwarzane w reakcjach termojądrowych, które zasilają gwiazdy, zostały wykryte przez obserwatorium neutrin IceCube, gigatonowy detektor działający w Południowej Stacji Polarnej.

Naukowcy poinformowali o odkryciu w czasopiśmie Science. Neutrina to cząstki subatomowe, które poruszają się z prędkością światła i nie mają masy.

IceCube to jedyny w swoim rodzaju detektor obejmujący kilometr sześcienny głębokiego lodu antarktycznego, wyposażony w ponad 5000 czujników światła. Może on wykrywać ślady wysokoenergetycznych neutrin pochodzących z naszej galaktyki i spoza niej, aż do najdalszych zakątków wszechświata. Detektor monitoruje unikalne wybuchy światła, które pojawiają się w rzadkich przypadkach, gdy neutrina zderzają się z atomami.

"Możliwości bardzo czułego detektora IceCube, w połączeniu z nowymi narzędziami do analizy danych, dały nam zupełnie nowe spojrzenie na naszą galaktykę - takie, o którym wcześniej można było tylko pomarzyć" - powiedział Denise Caldwell, dyrektor ds. fizyki w US National Science Foundation.

Neutrina są bardzo trudne do znalezienia, ponieważ rzadko zderzają się z atomami. Ołów o grubości roku świetlnego zatrzyma tylko połowę przelatujących przez niego neutrin. Wyjaśnia to, dlaczego neutrina nazywane są "cząstkami-duchami".

Neutrina powstają w wyniku rozpadu promieniotwórczego zachodzącego w reaktorach jądrowych lub gdy cząstki o bardzo wysokiej energii uderzają w atomy. Najbardziej żywotne rodzaje neutrin mają energie miliony i miliardy razy wyższe niż te wytwarzane w reakcjach termojądrowych, które zasilają gwiazdy.

Wiadomo, że wysokoenergetyczne neutrina pochodzą z galaktyk spoza Drogi Mlecznej. Naukowcy od dawna podejrzewali jednak, że ich źródłem jest również nasza własna galaktyka. Na przykład, gdy promienie kosmiczne - jądra atomowe poruszające się z prędkością bliską prędkości światła - uderzają w pył i gaz, generują zarówno promienie gamma, jak i wysokoenergetyczne neutrina.

Poprzednie badania wykryły promieniowanie gamma z płaszczyzny Drogi Mlecznej, więc naukowcy spodziewali się również wysokoenergetycznych neutrin stamtąd. Istniały wskazówki dotyczące takiego promieniowania, ale po raz pierwszy naukowcy byli w stanie zarejestrować to zjawisko.

Zespół badawczy skupił się na płaszczyźnie Drogi Mlecznej, gęstym regionie galaktyki leżącym wzdłuż równika Drogi Mlecznej. Przeanalizowali 10 lat danych IceCube, analizując 60 000 neutrin - 30 razy więcej niż poprzednie skany neutrin w płaszczyźnie galaktyki.

W swoich badaniach naukowcy wykorzystali również technologię sztucznej inteligencji, aby pomóc im odizolować neutrina pochodzące z daleka od tła neutrinowego wytwarzanego przez zderzenia promieni kosmicznych z cząsteczkami w atmosferze Ziemi.

Ostatecznie udało im się wykryć wysokoenergetyczne neutrina, które prawdopodobnie pochodziły z płaszczyzny galaktycznej Drogi Mlecznej.

"Ta obserwacja wysokoenergetycznych neutrin otwiera zupełnie nowe okno do badania właściwości naszej galaktyki" - powiedział współautor badania Mirko Huennefeld, fizyk astrocząstek z Uniwersytetu Technicznego w Dortmundzie w Niemczech, cytowany przez Space.com.

Powiedział, że wyniki pomogły naukowcom osiągnąć "nowy kamień milowy w astronomii neutrin".

Chociaż wyniki sugerują, że nowo odkryte neutrina pochodzą z naszej galaktyki, IceCube nie jest jeszcze wystarczająco czuły, aby wskazać ich źródła. Według Huennefelda mogą one pojawiać się w sposób rozproszony lub znaczna ich liczba może pochodzić z określonych punktów na niebie.

Jak zauważył naukowiec, IceCube otrzyma aktualizację detektora w nadchodzących latach, "co jeszcze bardziej zwiększy jego czułość, pozwalając nam uzyskać wyraźniejszy obraz Drogi Mlecznej w neutrinach w najbliższej przyszłości".

OBOZREVATEL poinformował również wcześniej, że naukowcy po raz pierwszy zaobserwowali sparowane samobójstwo gwiazd, którego nawet sobie nie wyobrażali.

Subskrybuj kanały Telegram i Viber OBOZREVATEL, aby być na bieżąco z najnowszymi wydarzeniami.