Matematika, fizika, kemija

Astrofizičari dokazali da neutrini potječu od blazara

A.I.

Kozmičke zrake, nabijene čestice koje putuju skoro brzinom svjetlosti iz dubokog svemira, neprestano bombardiraju Zemlju.

Više od jednog stoljeća astrofizičari su pokušavali utvrditi podrijetlo tih iznimno energetskih čestica, koje su i do milijun puta jače od svega što je postignuto najsnažnijim akceleratorom čestica na svijetu, Velikim hadronskim sudaračem u blizini Ženeve u Švicarskoj. Oni također žele znati što ih pokreće tako ogromnom snagom.

Rješavanje prastare misterije moglo bi biti korak bliže zahvaljujući novom istraživanju s više glasnika koje provodi tim znanstvenika koji uključuje izvanrednog profesora fizike i astronomije Sveučilišta Clemson Marca Ajella. Ajello i suradnici Sara Buson sa Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg u Bavarskoj, Njemačka, i Andrea Tramacere sa Sveučilišta u Ženevi dokazali su s neviđenom sigurnošću da astrofizički neutrini potječu od blazara.

Astrofizički neutrini su sićušne neutralne čestice koje proizvode interakcije kozmičkih zraka u ovim ekstremnim akceleratorima, što ih čini jedinstvenim glasnicima ili signalima koji bi mogli pomoći u određivanju izvora kozmičkih zraka. Budući da su kozmičke zrake nabijene čestice, magnetska polja galaksije mogu ih skrenuti tijekom njihova putovanja svemirom. Zbog toga znanstvenici ne mogu otkriti odakle potječu.

Neutrini, s druge strane, imaju vrlo malu masu, neutralni su i teško stupaju u interakciju s materijom. Oni jure kroz svemir i mogu putovati kroz galaksije, planete i ljudsko tijelo gotovo bez traga. Budući da elektromagnetske sile ne utječu na njih, oni se mogu pratiti do svojih astrofizičkih izvora.

Godine 2017. neutrinski opservatorij IceCube, zakopan duboko u led na Južnom polu, detektirao je neutrino. Znanstvenici su ga pratili do blazara TXS 0506+056. Blazari su aktivne galaktičke jezgre koje pokreću supermasivne crne rupe koje emitiraju puno više zračenja nego njihova cijela galaksija. Objava u časopisu Science potaknula je znanstvenu raspravu o tome jesu li blazari akceleratori kozmičkih zraka.

Koristeći podatke o neutrinu dobivene pomoću IceCubea — najosjetljivijeg detektora neutrina koji trenutno radi — i kataloga astrofizičkih objekata koji su pouzdano identificirani kao blazari, Ajello i njegovi kolege pronašli su snažne dokaze da podskup blazara potiče opažene visokoenergetske neutrine. Njihova otkrića, objavljena u časopisu The Astrophysical Journal Letters, pokazuju da je vjerojatnost da je to slučajnost manja od jedan prema milijun.

Imali smo nagovještaj tada (2017.), a sada imamo dokaze, rekao je Ajello.

"Rezultati daju, po prvi put, nepobitne promatračke dokaze da su poduzorci PeVatron blazara izvangalaktički izvori neutrina i stoga akceleratori kozmičkih zraka", rekao je Buson. PeVatron blazari ubrzavaju čestice do najmanje PeV energije. PeV je 10^15 elektron-volti. Otkriće ovih visokoenergetskih tvornica neutrina predstavlja veliku prekretnicu za astrofiziku, prema Tramacereu. "To čini korak naprijed u rješavanju stoljetne misterije podrijetla kozmičkih zraka", rekao je.

Ajello je rekao da će istraživači sada proučavati te blazare kako bi razumjeli što ih čini dobrim akceleratorima. Buson je rekao da se statistička analiza usredotočila samo na skupove podataka o neutrinu s IceCubea koji najviše obećavaju. Ona očekuje da bi daljnje sofisticirane analitičke tehnike mogle donijeti više otkrića.

Izvor: Clemson University

Možda će vas zanimati