Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

Forskere hævder, at alle højenergiske kosmiske neutrinoer er født af kvasarer

Ice Cube-teleskopet bygget i Antarktis. Kredit:Felipe Pedreros

Forskere fra P. N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences (LPI RAS), Moskva Institut for Fysik og Teknologi (MIPT) og Institut for Nuklear Forskning af RAS (INR RAS) har studeret ankomstretningerne for astrofysiske neutrinoer med energier på mere end en billion elektronvolt (TeV) og kom til en uventet konklusion:dem alle er født nær sorte huller i centrene af fjerne aktive galakser kraftige radiokilder. Tidligere, kun neutrinoer med de højeste energier blev antaget at blive opnået i kilder af denne klasse.

Forskere mener, at der er massive sorte huller i centrene af aktive galakser i vores univers. De er hjertet af disse objekter med en lysstyrke på hundreder af millioner af sole. Aktive galakser, der også blot er kvasarer, er tydeligt synlige fra Jorden med både optiske og radioteleskoper.

tidligere, Russiske videnskabsmænd Alexander Plavin, Sergey Troitsky og Kovalevs (far og søn, begge Yuri) har fundet en forbindelse mellem oprindelsen af ​​neutrinoer af de højeste energier (over 200 billioner elektronvolt, det er, TeV) og radiokvasarer. Dette var ret overraskende, fordi teoretiske artikler fra 1990'erne indikerede, at astrofysiske neutrinoer kun ville blive født ved energier over 1000 TeV.

Neutrinoer er små elementarpartikler med en masse knap over nul, men de kan krydse universet uden at interagere med stof og uden forhindring. Millioner af neutrinoer i sekundet passerer gennem hver person på Jorden, helt ubemærket. For at registrere neutrinoer, et internationalt samarbejde af forskere har bygget et særligt isteleskop i Antarktis:Cherenkov IceCube-detektoren med en volumen på 1 kubikkilometer. I Rusland, INR RAS og JINR er nu ved at færdiggøre konstruktionen af ​​Baikal GVD-vandteleskopet i Baikal-søen, hvis volumen allerede har nået 0,4 kubikkilometer. Nu er dataindsamling i gang på den kørende del af anlægget, som allerede var sat i drift. Disse installationer studerer himlen på den nordlige og sydlige halvkugle.

Cherenkov-strålingsdetektoren, også kendt som en fotomultiplikator (optisk modul), gennemgår et sidste tjek inden nedsænkning i Bajkalsøens farvande. Dette er den del af teleskopet, der indsamler og transmitterer information om et svagt glimt, der ledsager interaktionen af ​​neutrinoer i vand gennem et kabel til kysten. Kredit:Bair Shaybonov.

Efter at have analyseret data indsamlet over syv år på IceCube-teleskopet, forskerne valgte oprindeligt at analysere et område over 200 TeV for at undersøge, hvilken retning disse neutrinoer kom fra. Det viste sig, at en betydelig del af dem blev født i kvasarer, identificeret af radioteleskoper ved deres høje lysstyrke. Mere præcist, neutrinoer blev født et sted i centrum af kvasarer. Der er massive sorte huller, der føder deres tilvækstskiver, samt ultrahurtige udstødninger af meget varm gas. I øvrigt, der er en sammenhæng mellem de kraftige udbrud af radioemission i disse kvasarer og registreringen af ​​neutrinoer med Ice Cube-teleskopet. Da neutrinoer rejser gennem universet med lysets hastighed, udbrud kommer til os samtidig med neutrinoer.

Nu i deres nye artikel offentliggjort i Astrofysisk tidsskrift , Russiske videnskabsmænd hævder, at neutrinoer af energier i snesevis af TeV også udsendes af kvasarer. Som resultat, det viser sig, at alt - ja, næsten alle – højenergi-astrofysiske neutrinoer er født i kvasarer. Bemærk, ud over dem, der er neutrinoer, der er født i jordens atmosfære, og endda i selve Ice Cube-detektoren under samspillet mellem kosmiske stråler og stof.

"Det er fantastisk, da til produktion af neutrinoer med energier, der afviger med en faktor på 100-1000, forskellige fysiske forhold er påkrævet. Mekanismerne for neutrinoproduktion i aktive galaktiske kerner, der blev diskuteret tidligere, virkede kun ved høje energier. Vi har foreslået en ny mekanisme til neutrinoproduktion i kvasarer, som forklarer de opnåede resultater. Selvom dette er en omtrentlig model, det er nødvendigt at arbejde på det, at udføre computersimulering, " siger chefforskeren for INR RAS, tilsvarende medlem af det russiske videnskabsakademi Sergey Troitsky. Medforfatteren til opdagelsen fra LPI og MIPT, tilsvarende medlem af det russiske videnskabsakademi, Yuri Kovalev, forklarede resultaterne i programmet Hamburg Account på OTR.

Himmel kort. Jo mørkere stedet er, jo større er sandsynligheden for, at neutrinoer kommer fra den i en given retning. Kvasarer er vist med grønne cirkler. Det ses, at kvasarer hovedsageligt er koncentreret i mørke områder. Kredit:The Astrophysical Journal

I september 2020, et konsortium ledet af Instituttet for Nuklear Forskning i Det Russiske Videnskabsakademi har vundet et treårigt tilskud fra Uddannelses- og Videnskabsministeriet med finansiering på 100 millioner rubler om året om emnet "Partiklers neutrino og astrofysik." Syv organisationer forenet sammen:INR RAS, JINR, LPI, MIPT, SAO RAS, SAI MSU, Irkutsk State University. Omkring 100 videnskabsmænd vil arbejde på at løse problemet med neutrinoers oprindelse, samt at studere deres egenskaber. Projektet omfatter også andre undersøgelser, der har til formål at forstå naturen af ​​højenergiske astrofysiske neutrinoer, inklusive søgningen efter fotoner af samme energiområde ved Carpet-3 installationen af ​​Baksan Neutrino Observatory, INR RAS (Nordkaukasus).

Forbindelsen mellem neutrinoer og radiokvasarer har vakt stor interesse i verden. Russiske forskeres fælles arbejde med ANTARES neutrino-eksperimentet i Middelhavet begynder. En nylig artikel af europæiske og amerikanske videnskabsmænd bekræftede uafhængigt opdagelsen af ​​det russiske hold ved hjælp af radioteleskopdata i USA og Finland. Nye begivenheder i forbindelse med ankomsten af ​​astrofysiske neutrinoer spores nu af verdens største radioteleskoper og antennesystemer.

I 2021, Russiske videnskabsmænd vil indsamle de første data fra Baikal GVD-teleskopet og analysere dem sammen med dataene fra RATAN-600 og verdens radioteleskopnetværk, hvilket vil give dem mulighed for at undersøge kvasarernes centre i detaljer. Der venter os en masse spændende ting.


Varme artikler