Neutriinot ovat tunnetusti hienovaraisia hiukkasia. Sadat biljoonat kulkevat ihmisen kehon läpi joka sekunti, mutta silti he tuskin näyttävät olevan vuorovaikutuksessa minkään kanssa (vaikka he todella tehdä paljon). Vielä vaikeampaa löytää ovat 'korkean energian' neutriinot, joiden uskotaan muodostuvan joidenkin väkivaltaisia tapahtumia universumissa. Nyt NASAn Swift-teleskooppia käyttävät tutkijat ovat löytäneet ensimmäistä kertaa korkean energian neutriinon yhdestä ultraväkivaltaisista tapahtumista - vuorovesihäiriöitä . Mutta jotain siinä oli vähän pielessä.
Vuorovesihäiriöitä tapahtuu, kun musta aukko alkaa repiä tähteä. Osana näiden kahden massiivisen esineen gravitaatiotanssia hiukkassuihkut voivat joskus purkaa mustasta aukosta, kun se nielee hiukkasvirran tähdestä. Astrofyysikot ovat teoriassa, että näissä suihkuissa voi syntyä korkeaenergisiä neutriinoja, mutta toistaiseksi sellaista ei ole havaittu.
Kuva AT2019dsg:stä, ympyröity punaisella. Tämä 690 miljoonan valovuoden päässä sijaitseva galaksi, jota ei voida nähdä paljaalla silmällä, oli todennäköisesti neutrinon lähde siinä tapahtuneen vuorovesihäiriötapahtuman seurauksena.
Luotto: ZTF / Caltech Optical Observatories
Yksi näistä vuorovesihäiriöistä tunnetaan melko käytännössä nimellä AT2019dsg, joka havaittiin huhtikuussa 2019. Zwicky Transient Facility (ZTF), osa Palomarin observatorio . Se sijaitsee Delphinuksen tähdistössä galaksissa noin 690 miljoonan valovuoden päässä, tiedämme (jälleen käytännössä) 2MASX J20570298+1412165 . Joskus tähtitieteilijät ovat mahtavia keksimään hassuja nimiä tai lyhenteitä, mutta näyttää siltä, että galaksien lukumäärän mittakaava verottaa jopa niiden runsasta nimeämisluovuutta.
Kun AT2019dsg havaittiin ensimmäisen kerran, tähtitieteilijät noudattivat protokollaa, jonka he olivat laatineet vuorovesihäiriöiden havainnoimiseksi – he kouluttivat lisää observatorioita siihen. Tässä tapauksessa näkyvät, ultravioletti- ja röntgensäteet toimittivat Swift , Nuo XMM-Newton teleskooppi otti myös röntgentietoja ja NRAO:n tietoja Erittäin suuri joukko ja MeerKAT Etelä-Afrikan radioastronomian observatorion johtama teleskooppi otti tiedot radiosta.
Prosessia käsittelevä NASA Video käyttää neutrinon takaisin lähtöpisteeseensä.
Kiitokset: NASAn Goddard Space Flight Center
Kun näin paljon havainnointivoimaa keskittyi yhteen tiettyyn tapahtumaan, se oli yksi tutkituimmista paikoista koko universumissa. Tapahtuman kirkkaus oli huipussaan, eikä siihen liittynyt neutriinoja. Näin oli NSF:ään saakka IceCube Neutrino Observatorio sanoi vangineensa korkeaenergisen neutrinon, ja ZTF:n tiimin avulla he seurasivat taivaanpalaa, josta neutrino oli peräisin, samaan paikkaan AT2019dsg.
Ainoa ongelma oli, että neutrino ilmestyi 5 kuukautta vuorovesihäiriön huippukirkkauden jälkeen, kauan sen jälkeen, kun mikä tahansa nykyinen teoria olisi antanut ymmärtää, että se olisi syntynyt. Eikä havaittu suihkukoneita, mikä sai tähtitieteilijät uskomaan, että oli erittäin epätodennäköistä, että suuren energian neutrino olisi muodostunut osana tapahtumaa.
UT-video käsittelee IceCubea, neutriinoobservatoriota, jossa AT2019dsg:n neutriino alun perin havaittiin.
Silti se oli olemassa, ja tutkijat laskivat, että se oli 1:500 mahdollisuus tulla mistä tahansa muusta taivaan segmentistä kuin AT2019dsg:stä. Joten on keksittävä uusia teorioita eron selittämiseksi.
Yksi selkeimmistä teorioista, jonka Walter Winter ja Cecilia Lunardini esittivät Saksalainen elektronisynkrotroni (DESY) ja Arizonan osavaltion yliopisto vastaavasti viittaavat siihen, että minkä tahansa suihkun läsnäolon on saattanut peittää roskapilvi. Siinä tapauksessa neutrinoja muodostavat suihkut olisivat voineet olla paikalla tapahtumassa, emme vain olisi nähneet niitä. Heidän teoriansa selittäisi myös hienosti, miksi 98 % tapahtuman röntgensäteiden kirkkaudesta on haihtunut vain 160 päivässä. Toisella ryhmällä, jota johtaa DESY:n tohtoriopiskelija Robert Stein, on erilainen ajatus – he uskovat, että nopea jäähtyminen voisi selittää havaittujen röntgensäteiden nopean pudotuksen.
Kuvaus vuorovesihäiriötapahtumasta galaksissa F01004-2237 , samanlainen kuin mitä saattaa tapahtua AT2019dsg:ssä. Gravitaatioenergian vapautuminen mustan aukon kerääntyessä tähden roskat johtaa galaksin optisen valon leimahdukseen.
Luotto ja tekijänoikeudet: Mark Garlick.
Joka tapauksessa näin korkean energian neutriinon löytäminen vuorovesihäiriötapahtumasta on uusi askel eteenpäin tieteelle ja kunnianosoitus monispektriselle havainnointivoimalle, joka on tuotu esiin pienessä taivaanpalassa, jonka sisällä se oli. Kuten aina, enemmän tietoa on saatavilla. tarvitaan vahvistamaan jompikumpi teoria niiden suihkujen olemassaolosta (tai sen puuttumisesta), joiden teoriassa on esitetty nämä neutriinopurkaukset. Jos itse asiassa AT2019dsg:n osana ei muodostunut suihkua, se tekee löydöstä sitäkin mielenkiintoisemman, koska se herättää kysymyksen - mikä sitten aiheutti neutrinon luomisen?
Lisätietoja:
NASA - NASAn Swift auttaa sitomaan Neutrinon tähtiä silppuavaan mustaan aukkoon
Luonnon tähtitiede - Vuorovesihäiriötapahtuma samaan aikaan korkeaenergisen neutrinon kanssa
Tieteelliset uutiset - Astrofyysikot havaitsevat korkean energian neutrinon vuorovesihäiriötapahtumasta
UT - Tähtitieteilijät näkevät tähden saavan mustan aukon spagettia
Lead Image Credit:
Kuvaus vuorovesihäiriötapahtumasta alla linkitetystä NASA-videosta.
Kiitokset: NASA Goddard Space Flight Center