Умјетничка илустрација блазара као што је недавно откривено да убрзава неутрине и космичке зраке до огромне брзине. Супермасивна црна рупа у средишту дискреционог диска шаље уски високоенергетски млаз материје у простор, окомито на диск.
(Слика: © ДЕСИ, Лабораторија за научне комуникације)
Астрономи су први пут до данас пратили високоенергетски неутрино до његовог космичког извора и решили вековну мистерију.
Неутрини су готово безмасне субатомске честице које немају електрични набој и зато ретко комуницирају са околином. У ствари, трилијуни ових "честица духова" неочекивано и несметано теку кроз ваше тело сваке секунде.
Већина тих неутрина долази из сунца. Али мали проценат, који се похвали изузетно високом енергијом, сишао је на наш врат шуме из веома дубоког свемира. Инхерентна неухватљивост неутрина спречила је астронома да до тада утврде порекло таквих космичких луталица. [Тражење Неутрина до његовог извора: Откриће у сликама]
Посматрања Неутриног опсерваторија ИцеЦубе на Јужном полу и мноштво других инструмената омогућили су истраживачима да прате један космички неутрино до далеког блазара, огромне елиптичне галаксије са брзорастућом супермасичном црном рупом у срцу.
И има их још. Козмички неутрини иду руку под руку са космичким зракама, високоенергетским наелектрисаним честицама које се непрестано забијају у нашу планету. Дакле, нови проналазе блазаре као акцелераторе бар неких од најбрже покретљивих космичких зрака.
Астрономи су се питали о томе откад су први пут откривени космички зраци, давне 1912. Али, њих је омела природа набијена честицама, која диктира да се космички зраци вуку на овај начин и да разни предмети док зумирају кроз свемир. Успех је коначно настао коришћењем правоцртног путовања честице духа суграђана.
"Извори космичких зрака тражили смо више од једног века, а коначно смо га пронашли", рекао је Францис Халзен, водећи научник из Неутрино опсерваторија ИцеЦубе и професор физике на Универзитету Висцонсин-Мадисон. цом. [Чудна физика: Најхладније мале честице у природи]
Тимски напор
ИцеЦубе, којом управља Америчка национална научна фондација (НСФ), је посвећени ловац на неутрино. Постројење се састоји од 86 каблова, који се стрше унутар бушотина које се протежу око 1,5 миље (2,5 километра) у леду на Антарктику. Сваки кабл заузврат садржи 60 дигиталних оптичких модула величине кошарке, који су опремљени детекторима осетљиве светлости.
Ови детектори дизајнирани су да примете карактеристичну плаву светлост која се емитује након што неутрино уђе у интеракцију са атомским нуклеусом. (Ово светло баца секундарна честица створена интеракцијом. И у случају да се питате: Сав тај ледени лед спречава да честице осим неутрина не дођу до детектора и испразне податке.) То су ретки догађаји; ИцеЦубе опази само неколико стотина неутрина годишње, рекао је Халзен.
Објекат је већ дао велики допринос астрономији. На пример, 2013. године, ИцеЦубе је први пут потврдио откривање неутрина изван галаксије Млечни пут. У то време истраживачи нису успели да утврде извор тих високоенергетских честица духа.
Међутим, 22. септембра 2017, ИцеЦубе је покупио још један космички неутрино. Био је изузетно енергичан, са око 300 тераелектронских волти - готово 50 пута већи од енергије протона који су се кретали кроз Земљин најмоћнији акцелератор честица, Велики хадронски сударач.
У року од једне минуте од открића, објекат је послао аутоматско обавештење упозоравајући друге астрономе на проналазак и пребацивање координата на комад неба за који се чинило да садржи извор честице.
Заједница је одговорила: Близу 20 телескопа на земљи и у свемиру проматрало је ту струју преко електромагнетног спектра, од нискоенергетских радио таласа до високоенергетских гама-зрака. Комбинована осматрања пратила су порекло неутрина до већ познатог блазара званог ТКСС 0506 + 056, који лежи око 4 милијарде светлосних година од Земље.
На пример, праћења неколико различитих инструмената - укључујући НАСА-ин свемирски телескоп Ферми гама-зрачење и Главни телескоп телескоп Черенков (МАГИЦ) са атмосферском гама-зрачењем на Канарским острвима - открили су снажан прасак светлости гама-зрака који се спалио са ТКСС 0506 + 056. [Гамма-Раи Универсе: Фотографије НАСА-иног свемирског телескопа]
ИцеЦубе тим је такође прошао кроз своје архивске податке и пронашао више десетина других космичких неутрина за које се чинило да долазе из истог блазара. Те додатне честице детектори су покупили од краја 2014. до почетка 2015. године.
"Сви комади се спајају заједно", рекао је Албрецхт Карле, старији научник ИцеЦубе-а и професор физике УВ-Мадисон. "Неутрино бујање у нашим архивским подацима постало је независна потврда. Заједно са запажањима из других опсерваторија, убедљиви су докази да је овај блазер извор екстремно енергетских неутрина, а самим тим и високоенергетских космичких зрака."
О налазима се извештава у две нове студије објављене данас на мрежи (12. јула) у часопису Сциенце. Можете их наћи овде и овде.
Мултимедијска астрофизика у порасту
Блазари су посебна врста суперлуминасте активне галаксије која исијава двоструке млазове светлости и честица, од којих је један усмерен директно на Земљу. (То је делимично зашто нам се блазари чине тако светли - јер смо у линији млазне ватре.)
Астрономи су идентификовали неколико хиљада блазара по свемиру, а ниједно од њих још није открило да баца неутрино на нас попут ТКСС 0506 + 056.
"Има нешто посебно у овом извору и морамо сазнати о чему се ради", рекао је Халзен за Спаце.цом.
То је само једно од многих питања која су покренули нови резултати. На пример, Халзен би такође волео да упозна механизам убрзања: Како, тачно, блазари добијају неутрине и космичке зраке до огромне брзине?
Халзен је изразио оптимизам у одговору на таква питања у релативно блиској будућности, наводећи снагу „мултимедијске астрофизике“ - употребу најмање две различите врсте сигнала за испитивање космоса - који су изложени у две нове студије.
Откриће неутрина блиско прати пете још једне мултимедијалне оријентире: У октобру 2017. године, истраживачи су објавили да су анализирали судар две звезде суперзвучних неутрона, посматрајући и електромагнетно зрачење и гравитационе таласе емитоване током драматичног догађаја.
"Ера мултимедијске астрофизике је овде", рекла је директорка НСФ-а Франце Цордова у истој изјави. "Сваки гласник - од електромагнетног зрачења, гравитационих таласа и сада неутрина - даје нам потпуније разумевање универзума и важне нове увиде у најмоћније објекте и догађаје на небу."
