Най-сетне знаем откъде идват високоенергийните "призрачни частици" (видео)

Днес международен екип учени обявиха на специална пресконференция, че са намерили отговора на един вековен астрофизичен въпрос - кой е източникът на високоенергийните космически частици, които идват отвъд галактиката ни.

Така наречената загадъчна "призрачна частица", високоенергийно неутрино, удари Земята на 22 септември 2017 г. Тя едва си взаимодейства с друга материя, но този път остави достатъчно улики, за да се разбере откъде идва - изминава 4 милиарда светлинни години, за да стигне до нас и идва от далечна галактика, криеща супермасивна черна дупка - изключително мощен обект, наречен блазар.

Това е невероятно откритие, което не само потвърждава блазарите като източник на високоенергийни неутрино, но и създава нова сфера на изследване - астрофизиката на неутриното с множество регистрации - с помощта на различни видове детектори, събрани за изследване на едно и също явление. Същата техника се използва в изследванията, които потвърждават и регистрират сблъскващи се неутронни звезди.

Днес, 12 юли, бе публикувана и статия в сп. Science, подписана от стотици учени от десетки лаборатории. Тя ще накара водещите астрофизици да пренапишат своите модели на Вселената.

Субатомните частици неутрино са много странни - масата им е почти нула, пътуват със скорост близка до тази на светлината и почти не взаимодействат с нормалната материя. За едно неутрино Вселената е прозрачна. Милиарди частици неутрино преминават през нас всеки момент, без да ни повлияят. Ето защо ги наричат "призрачни".

Това обаче не означава, че не могат да взаимодействат с материята, и на това се основава IceCube. Неутриното може да взаимодейства с леда и да създаде светлина.

Детекторите на IceCube са дълбоко в антарктическия лед, където в тъмнината могат да бъдат открити фотони от тези сблъсъци.

Досега лабораторията IceCube е открила няколко неутрино, които имат много повече енергия от нормалните, което показва, че идват от много голямо разстояние.

^{Подземните сензори за откриване на частиците неутрино на IceCube.Илюстрация: IceCube Collaboration}

Енергията от септемврийското неутрино е малко под 300 тераелектронволта, а това далеч надхвърля всичко регистрирано преди това.

И тъй като Вселената сякаш не съществува за неутриното, това означава, че тези частици винаги пътуват по права линия.

Ето как екип от стотици учени от цял свят разбра, откъде идва тази малка субатомна частица.

Те я проследиха до блазар на 4 милиарда светлинни години, наречен TXS 0506 + 056, съвсем близо до Орион - откритие, което означава, че свързаните с него космически лъчи с висока енергия, състоящи се предимно от протони и атомни ядра, също идват от там.

^{За първи път високоенергийно неутрино е проследено до източник извън Млечния път - галактика в съзвездието Орион (местоположението е обозначено със синьо).}

Блазарът е вид квазар, галактика с активна супермасивна черна дупка в центъра си, която изпраща огромна енергия, докато "се храни".

Но блазар е наклонен под такъв ъгъл,  че един от полюсите му - гигантски дюзи - е насочен точно срещу нас.

Познати са няколко хиляди от тези високо енергийни обекти, но те бяха доста ниско в списъка като възможни източници за високоенергийно неутрино.

^{Блазар. Илюстрация: M. Weiss/CfA, NASA}

"Интересно е, че в астрофизичната общност имаше общ консенсус, че блазарите вероятно не са източници на космическите лъчи, а ето, че са", заяви Франсис Халцен (Francis Halzen), водещ учен от Неутринната обсерватория IceCube.

Когато в реално време бе детектирано през 2017 г., учените незабавно започнаха да преравят данните от IceCube и откриха изблици на повече от дузина неутрино от края на 2014 г. до началото на 2015 г. от същото място.

Откритието беше подкрепена от наблюденията на два гама лъчи телескопи - космическия Fermi-LAT и MAGIC на Канарските острови.

Те откриха изблик с висока енергийна активност на гама лъчи, идващ от TXS 0506 + 056.

Наблюденията бяха направени и в радиочестотния спектър и седем оптични обсерватории наблюдаваха активността на блазара.

Цялата огромна работа допълва констатацията, че този блазар е първият известен ускорител на най-високоенергийните неутрино и космически лъчи.

Констатациите са публикувани в две статии в Science тук и тук.

Още по темата

11/07/2018

Космос

В четвъртък ще бъде обявен пробив в астрофизиката

24/08/2015

Космос

Неутрино, дошло от дълбините на Вселената, е уловено в антарктическата обсерватория IceCube

17/08/2015

Физика

Регистрирано е неутрино с енергия, милиони пъти над средната