Undersøgelse identificerer en tidevandsafbrydelseshændelse, der falder sammen med produktionen af ​​en højenergi neutrino

Højenergi neutrinoer er yderst fascinerende subatomære partikler, der produceres, når meget hurtigt ladede partikler kolliderer med andre partikler eller fotoner. IceCube, en berømt neutrino-detektor placeret på Sydpolen, har detekteret ekstragalaktiske højenergi-neutrinoer i næsten et årti.

Mens mange fysikere har undersøgt observationerne indsamlet af IceCube-detektoren, er oprindelsen af ​​de fleste af de højenergi-neutrinoer, den opdagede, endnu ikke blevet bestemt. Disse neutrinoer blev opdaget ud over vores galakse og kunne skyldes forskellige kosmologiske begivenheder.

Forskere ved Deutsches Elektronen Synchrotron DESY, Humboldt-Universität zu Berlin og andre akademiske institutter i Europa og USA har for nylig udført en undersøgelse med fokus på en specifik voldelig kosmologisk begivenhed, som omtales som AT2019fdr. Deres papir, udgivet i Physical Review Letters , viser, at denne begivenhed kunne være oprindelsen til en højenergi neutrino.

"Vores team har gennemført en systematisk undersøgelse i 3 år, hvor vi brugte det optiske undersøgelsesteleskop fra Zwicky Transient Facility (ZTF) til at scanne himmelregionen af ​​hver ny højenergineutrino, som vi kan observere," Simeon Reusch, en af forskerne, der har udført undersøgelsen, siger til Phys.org. "Vores nylige papir undersøger en mulig kilde til en af ​​disse neutrinoer, et enormt optisk udbrud i en meget fjern galakse, som er blevet kaldt AT2019fdr."

AT2019fdr, det optiske udbrud undersøgt af Reusch og hans kolleger, er en forbigående hændelse, hvilket betyder, at den ændrer sig over tid. Forskerne studerede denne begivenhed i stor dybde og forsøgte at bestemme dens mulige kilde.

Baseret på deres analyser konkluderede de, at AT2019fdr højst sandsynligt var en tidevandsafbrydelseshændelse (TDE). TDE'er opstår, når en stjerne nærmer sig det supermassive sorte hul i centrum af en galakse og er tæt nok på at blive påvirket af det.

"Når stjernen nærmer sig det sorte hul, er tyngdekraften foran stjernen meget stærkere end på dens bagside, hvilket river stjernen fra hinanden," forklarede Reusch. "Omkring halvdelen af ​​stjernens masse samles derefter omkring det sorte hul, hvilket får affaldet til at skinne klart i flere måneder."

Reusch og hans kolleger forsøgte også at afgøre, om AT2019fdr kunne være den mulige oprindelse til den højenergineutrino, de observerede. For at gøre dette slog de sig sammen med teoretiske fysikere, som kunne modellere kilden og lave teoretiske forudsigelser baseret på deres modeller.

"Vi forsøgte at samle så mange elektromagnetiske data om AT2019fdr som muligt, der spænder over en bred vifte af bølgelængder," sagde Reusch. "Vi observerede placeringen og indsamlede allerede eksisterende data for den i radio-, infrarød-, optisk-, UV-, røntgen- og gammastrålebølgelængder."

I deres analyse vurderede forskerne både AT2019fdr-begivenheden og andre mulige kilder til den højenergi-neutrino, de observerede, som alle var beliggende inden for en rimelig nærhed. Interessant nok udelukkede de alle kilder undtagen AT2019fdr på grund af deres lyskurve (dvs. lysstyrkeprofil over tid) eller på grund af de optiske spektre, de tog.

"Det stærke støvekko, vi har opdaget, er i det infrarøde område, hvilket binder AT2019fdr til en underklasse af støvekkokilder i centrum af galakser," sagde Reusch. "Det egentlige 'ekko' frembringes, når den intense stråling fra TDE'en opvarmer omgivende støv, som så begynder at lyse i det infrarøde område. Systemets enorme størrelse forårsager tidsforsinkelser på grund af lette rejsetider, hvilket er årsagen til, at toppen af ​​støvekkoet er forsinket i forhold til blusset."

Reusch og hans kolleger observerede også et sent røntgensignal med eROSITA ombord på SRG-satellitten med et ekstremt blødt spektrum. Samlet set peger både deres målinger og teoretiske analyser på AT2019fdr som kilden til den højenergineutrino, de observerede. Derudover tyder holdets resultater på, at AT2019fdr er en TDE og ikke en superluminous supernova, en "regelmæssig" flare, der stammer fra centrum af galaksen, eller en anden type kosmologisk begivenhed.

"Vores resultater er bemærkelsesværdige, da et tidligere papir fra vores gruppe allerede havde identificeret en TDE (AT2019fdr) som den sandsynlige kilde til en anden højenergi neutrino," tilføjede Reusch. "Hvis disse TDE'er faktisk begge var neutrinokilder, må de være ret effektive til at producere højenergi-neutrinoer. Multi-messenger undersøgelser som den, der præsenteres i vores papir giver indsigt i kosmiske partikelacceleratorer som TDE'er eller AGN, der ikke er mulige baseret på fotoner alene."

I deres næste undersøgelser vil forskerne udføre flere analyser for yderligere at validere deres resultater. Derudover planlægger de at søge efter andre TDE'er inden for det store kosmologiske hændelsesdatasæt, som er udarbejdet af ZTF indtil videre. + Udforsk yderligere

Genererede et sort hul, der spiste en stjerne, en neutrino? Usandsynligt, viser ny undersøgelse

© 2022 Science X Network