איור של אמן לבלייזר כמו זה שנמצא לאחרונה מאיץ נייטרינים וקרניים קוסמיות למהירויות אדירות. החור השחור העל-מסיבי במרכז דיסק ההקרדה שולח סילון צר של אנרגיה גבוהה לחלל, בניצב לדיסק.
(תמונה: © DESY, מעבדת תקשורת מדעית)
אסטרונומים עקבו אחר נייטרינו בעל אנרגיה גבוהה למקורו הקוסמי בפעם הראשונה אי פעם, ופתרו תעלומה בת מאה שנה בתהליך.
נייטרינו הם חלקיקים תת-אטומיים כמעט חסרי-מסה אשר אין להם מטען חשמלי ולכן הם מתקשרים לעתים רחוקות עם סביבתם. ואכן, טריליוני "חלקיקי הרפאים" הללו זורמים בגופכם מבלי לשים לב וללא הפרעה בכל שנייה.
מרבית הנייטרינים הללו מגיעים מהשמש. אבל אחוז קטן, שמתהדר באנרגיות גבוהות במיוחד, התנדנד לצוואר היער שלנו מהחלל העמוק מאוד. החמקמקות המובנית של הנייטרינים מנעה מאסטרונומים להצמיד את מקורם של נודדים קוסמיים כאלה - עד עכשיו. [מעקב אחר נייטרינו למקורו: הגילוי בתמונות]
תצפיות של מצפה הכוכבים IceCube Neutrino בקוטב הדרומי ושלל מכשירים אחרים אפשרו לחוקרים להתחקות אחר נייטרינו קוסמי אחד לבלאזר רחוק, גלקסיה אליפטית ענקית עם לב שחור חור סופר-מסיבי מסתובב במהירות.
ויש עוד. נייטרינים קוסמיים הולכים יד ביד עם קרניים קוסמיות, חלקיקים טעונים אנרגטיים במיוחד שזורקים בכוכב הלכת שלנו ברציפות. אז, החדשים מוצאים יתדות בלייזרים כמאיץ של לפחות חלק מהקרניים הקוסמיות המהירות ביותר.
אסטרונומים תהו על זה מאז שהתגלו קרניים קוסמיות לראשונה, כבר בשנת 1912. אבל הם סוכלו על ידי טיבם הטעון של החלקיקים, שמכתיב כי קרניים קוסמיות מושכות כך וכך על ידי עצמים שונים כשהם מתקרבים לחלל. ההצלחה הגיעה בסופו של דבר משימוש במסע בקו ישר של חלקיק רוח רפאים אחר.
פרנסיס הלזן, מדען מוביל במצפה הנאוקרינו IceCube, ופרופסור לפיזיקה באוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון, אמר לחלל: "חיפשנו את מקורות הקרניים הקוסמיות כבר יותר ממאה שנה. com. [פיסיקה מטורפת: החלקיקים הקטנים והמדהימים ביותר בטבע]
מאמץ צוותי
IceCube, המנוהל על ידי הקרן הלאומית למדע בארה"ב (NSF), הוא צייד נייטרינו ייעודי. המתקן מורכב מ -86 כבלים, השוכנים בתוך חורים מקדחים המשתרעים כ- 2.5 מיילים לקרח האנטארקטי. כל כבל, בתורו, מחזיק 60 מודולים אופטיים דיגיטליים בגודל כדורסל, המצוידים בגלאי אור רגישים.
גלאים אלה נועדו לאסוף את האור הכחול האופייני הנפלט לאחר שנוטרנו אינטראקציה עם גרעין אטומי. (האור הזה מושלך על ידי חלקיק משני שנוצר על ידי האינטראקציה. ובמקרה שתהית: כל הקרח המונח מונע מחלקיקים שאינם נייטרינו להגיע לגלאים וללכלך את הנתונים.) אלה אירועים נדירים; IceCube מגלה רק כמה מאות נייטרינים בשנה, אמר הלזן.
המתקן כבר תרם תרומות גדולות לאסטרונומיה. בשנת 2013, למשל, ביצעה IceCube את האיתור הראשון שאישר אי פעם של נייטרינו מעבר לגלקסיית שביל החלב. החוקרים לא הצליחו לאתר את מקורם של אותם חלקיקי רוח רפאים עתירי אנרגיה באותה העת.
עם זאת, ב 22 בספטמבר 2017, IceCube הרים נייטרינו קוסמי נוסף. זה היה אנרגטי להפליא, ארז כ -300 וולט טרקטרון - גדול כמעט פי 50 מהאנרגיה של הפרוטונים שנסעו דרך מאיץ החלקיקים החזק ביותר של כדור הארץ, גדול הדרדר קולידר.
תוך דקה אחת מהגילוי, המתקן שלח הודעה אוטומטית, כשהוא מתריע לאסטרונומים אחרים על הממצא ומעביר מחדש את הקואורדינטות לכת השמיים שכאילו הכילו את מקור החלקיק.
הקהילה הגיבה: כמעט 20 טלסקופים על הקרקע ובחלל גרפו את הטלאים על פני הספקטרום האלקטרומגנטי, החל מגלי רדיו בעלי אנרגיה נמוכה ועד קרני גמא אנרגיה גבוהה. התצפיות המשולבות עקבו אחר מקורו של הנייטרינו לבלאזר ידוע כבר בשם TXS 0506 + 056, השוכן כ -4 מיליארד שנות אור מכדור הארץ.
לדוגמה, תצפיות מעקב על ידי מספר מכשירים שונים - כולל טלסקופ חלל קרני גמא קרניים על ידי כדור הארץ של נאס"א - טלסקופ חלל קרני גמא-קרן וטלסקופ גמא-אטמוספרי מרכז צ'רנקוב (MAGIC) באיים הקנריים - חשפו התפרצות עוצמתית של אור קרני גאמה שהתרחקה מ TXS 0506 + 056. [יקום גמא-ריי: תמונות מאת טלסקופ החלל הפרמי של נאס"א]
צוות IceCube עבר גם את נתוני הארכיון שלו ומצא יותר מתריסר נייטרינים קוסמיים אחרים שנראו כאילו הגיעו מאותו בלייזר. החלקיקים הנוספים הללו אספו על ידי הגלאים מסוף 2014 ועד תחילת 2015.
בהצהרה אמר אלברכט קרלה, מדען בכיר ב- IceCube ופרופסור לפיזיקה של UW-Madison. "התלקחות הנייטרינו בנתוני הארכיון שלנו הפכה לאישור עצמאי. יחד עם תצפיות מהמצפים האחרים, זו עדות משכנעת לבלזאר הזה להיות מקור לניוטרינים אנרגטיים במיוחד, ובכך קרניים קוסמיות עתירות אנרגיה."
הממצאים מדווחים בשני מחקרים חדשים שפורסמו באינטרנט היום (12 ביולי) בכתב העת Science. אתה יכול למצוא אותם כאן וכאן.
אסטרופיזיקה מולטי-מסנג'רית במגמת עלייה
בלייזרים הם סוג מיוחד של גלקסיה פעילה סופר-אורנית הפוצצת מטוסי תאום וחלקיקים, שאחד מהם מכוון ישירות לכדור הארץ. (זו חלקית הסיבה שבלייזרים נראים לנו כה בהירים - מכיוון שאנחנו בתור אש הסילון.)
אסטרונומים זיהו כמה אלפי בלזארים ברחבי היקום, שאף אחד מהם טרם נמצא כינוטרינו קלע לעברנו כמו TXS 0506 + 056.
"יש משהו מיוחד במקור הזה, ועלינו להבין מה זה", אמר הלזן ל- Space.com.
זו רק אחת מהשאלות הרבות שהעלו התוצאות החדשות. לדוגמא, הלזן היה רוצה לדעת גם את מנגנון ההאצה: כיצד, בדיוק, מקבלים בלייזרים נייטרינים וקרניים קוסמיות עד למהירויות כה אדירות?
הלזן הביע אופטימיות לגבי תשובות לשאלות כאלה בעתיד הקרוב יחסית, וציין את כוחם של "אסטרופיזיקה מולטי-מסנג'רית" - השימוש בשני סוגים שונים של אותות שונים לחקירת הקוסמוס - המוצג בשני המחקרים החדשים.
תגלית הנייטרינו עוקבת מקרוב אחר עקבי ציון דרך אחר רב-מסנג'ר: באוקטובר 2017 הודיעו החוקרים כי ניתחו התנגשות בין שני כוכבי נויטרונים סופר-צפופים על ידי התבוננות הן בקרינה האלקטרומגנטית והן בגלי הכבידה שנפלטו במהלך האירוע הדרמטי.
מנהלת NSF, צרפת קורדובה, אמרה באותה הצהרה. "עידן האסטרופיזיקה הרב-מסנגרית נמצא כאן." "כל שליח - מקרינה אלקטרומגנטית, גלי כבידה ועכשיו נייטרינו - נותן לנו הבנה מלאה יותר של היקום ותובנות חדשות חשובות לגבי העצמים והאירועים החזקים ביותר בשמיים."
