Obrazový kredit: UW-Madison
Nový ďalekohľad umiestnený na ľade Antarktídy dokončil prvú mapu vysokoenergetického neutrínového neba. V skutočnosti sa pozerá dolu cez celú Zem, aby si pozrel na severnú oblohu na neutrína, ktoré sa pohybujú vysokou rýchlosťou a prechádzajú takmer všetkou hmotou bez prekážok. AMANDA II objavil neutrína so 100-násobkom energie, ktorá bola vyrobená v laboratórnych experimentoch na Zemi.
Nový teleskop, ktorý používa antarktickú ľadovú pokrývku ako svoje okno do vesmíru, vytvoril prvú mapu vysokoenergetickej neutrínovej oblohy.
Mapa, ktorú tu predstavili astronómovia dnes (15. júla) na stretnutí Medzinárodnej astronomickej únie, poskytuje astronómom prvý vzrušujúci pohľad na neutrína s vysokou energiou, strašidelné častice, o ktorých sa predpokladá, že vychádzajú z niektorých najnásilnejších udalostí v vesmír - búrlivé čierne diery, výbuchy gama lúčov a prudké jadrá vzdialených galaxií.
„Toto sú prvé údaje s neutrínovým ďalekohľadom s realistickým potenciálom objavenia,“ hovorí Francis Halzen, profesor fyziky vo Wisconsine - Madison, mapy zostavenej pomocou jediného ďalekohľadu AMANDA II postaveného s podporou z Národnej vedeckej nadácie (NSF) a zloženej z polí detektorov zhromažďujúcich svetlo pochovaný v ľade 1,5 km pod južným pólom. „K dnešnému dňu je to najcitlivejší spôsob, ako sa pozrieť na vysoko energetickú neutrínovú oblohu,“ hovorí.
Schopnosť detegovať vysokoenergetické neutrína a vystopovať ich späť do ich pôvodných miest zostáva jednou z najdôležitejších úloh modernej astrofyziky.
Pretože kozmické neutrína sú neviditeľné, nenabité a nemajú takmer žiadnu hmotu, je takmer nemožné ich odhaliť. Na rozdiel od fotónov, častíc, ktoré tvoria viditeľné svetlo a iných druhov žiarenia, neutrína môžu prechádzať nerušene planétami, hviezdami, obrovskými magnetickými poľami medzihviezdneho priestoru a dokonca celými galaxiami. Táto kvalita, ktorá ich veľmi ťažko zisťuje, je tiež ich najväčším prínosom, pretože informácie, ktoré majú o kozmologicky vzdialených a inak nepoznateľných udalostiach, zostávajú nedotknuté.
Mapa, ktorú vypracovala spoločnosť AMANDA II, je predbežná, zdôrazňuje Halzen a predstavuje iba jeden rok údajov zozbieraných ľadovým teleskopom. Na základe ďalších dvoch rokov údajov, ktoré už boli zozbierané v rámci programu AMANDA II, Halzen a jeho kolegovia ďalej definujú štruktúru oblohy a vytriedia potenciálne signály zo štatistických výkyvov na súčasnej mape, aby ich potvrdili alebo vyvrátili.
Význam mapy podľa Halzena spočíva v tom, že dokazuje fungovanie detektora. „Stanovuje výkon technológie,“ hovorí, „a ukazuje, že sme dosiahli rovnakú citlivosť ako ďalekohľady používané na detekciu gama lúčov v rovnakej vysokoenergetickej oblasti“ elektromagnetického spektra. Približne rovnaké signály sa očakávajú od objektov, ktoré urýchľujú kozmické lúče, ktorých pôvod zostáva takmer sto rokov po ich objavení neznámy.
Teleskop AMANDA II (Antarctic Muon and Neutrino Detector Array), zapustený hlboko do antarktického ľadu, je navrhnutý tak, aby nevyzeral hore, ale dolu cez Zem k nebi na severnej pologuli. Dalekohled sa skladá zo 677 sklenených optických modulov, z ktorých každý má veľkosť bowlingovej gule, usporiadaných na 19 kábloch zasunutých hlboko do ľadu pomocou vysokotlakových vrtákov na teplú vodu. Zostava premieňa ľad s výškou 500 metrov a priemerom 120 metrov na detektor častíc.
Sklenené moduly pracujú ako žiarovky v opačnom smere. Zisťujú a zachytávajú slabé a prchavé pruhy svetla, ktoré vznikajú, keď neutrína príležitostne narazia na atómy ľadu vnútri detektora alebo v jeho blízkosti. Subatomické vraky vytvárajú mióny, ďalší druh subatomatických častíc, ktoré pohodlne zanechávajú v hlbokom antarktickom ľade pominuteľné prebudenie modrého svetla. Svetelný pruh sa zhoduje s cestou neutrína a ukazuje späť na svoj pôvodný bod.
Pretože poskytuje prvý pohľad na vysoko energetickú neutrínovú oblohu, bude mať astronómovia veľký záujem o mapu, pretože, ako hovorí Halzen, „stále nemáme potuchy, ako sa urýchľujú kozmické lúče alebo odkiaľ pochádzajú.“
Skutočnosť, že AMANDA II teraz identifikovala neutrína až stokrát viac ako energia častíc produkovaných najsilnejšími zemnými urýchľovačmi, zvyšuje šancu, že niektoré z nich môžu byť naštartované na dlhých cestách niektorými z najvýraznejších energetických udalostí. vo vesmíre. Schopnosť rutinne zisťovať vysokoenergetické neutrína poskytne astronómom nielen šošovku na štúdium takých bizarných javov, ako sú zrážky čiernych dier, ale aj prostriedky na získanie priameho prístupu k neupraveným informáciám z udalostí, ku ktorým došlo stovky miliónov alebo miliardy svetelných rokov. preč a pred mnohými rokmi.
„Táto mapa by mohla obsahovať prvý dôkaz kozmického urýchľovača,“ hovorí Halzen. "Ale ešte tam nie sme."
Keď sa pribúdajú nové reťazce detektorov, honba za zdrojmi kozmických neutrín sa zvýši, keď sa teleskop AMANDA II zväčšuje. Plány požadujú, aby teleskop dorástol na kubický kilometer ľadu vybaveného prístrojmi. Nový ďalekohľad, známy ako IceCube, zlepší účinnosť kosmických neutrínových zdrojov.
"Budeme citliví na najpesimistickejšie teoretické predpovede," hovorí Halzen. „Pamätajte, hľadáme zdroje a aj keď niečo objavíme teraz, naša citlivosť je taká, že by sme videli, prinajlepšom, rádovo 10 neutrín za rok. To nie je dosť dobré. “
Pôvodný zdroj: WISC News Release
