اخترفیزیکدانان فکر می کنند منبع مرموز نوترینوهای پرانرژی را یافته اند

اخترفیزیکدانان فکر می کنند منبع مرموز نوترینوهای پرانرژی را یافته اند

برخی از درخشان‌ترین و پرانرژی‌ترین اجرام در کیهان منبع مرموز کیهانی پرانرژی نوترینوها.

یک تجزیه و تحلیل جامع به طور کاملاً قطعی کهکشان های میزبان هسته های فروزان معروف به بلازارها را با این ذرات مرموز مرتبط کرده است.

 

این نتیجه‌ای است که راه‌حلی واقعاً غیرمنتظره برای مشکلی ارائه می‌کند که سال‌ها اخترفیزیکدانان سر خود را خاراندند.

“نتایج، برای اولین بار، غیرقابل انکار است. شواهد رصدی مبنی بر اینکه نمونه فرعی بلازارهای PeVatron منابع نوترینویی برون کهکشانی و در نتیجه شتاب دهنده های پرتوهای کیهانی هستند، سارا بوسون اخترفیزیکدان از دانشگاه جولیوس ماکسیمیلیان وورزبورگ آلمان گفت.

نوترینوها در بهترین زمان چیزهای کوچک عجیبی هستند. این ذرات زیر اتمی همه جا حاضر هستند و از فراوان‌ترین ذرات در کیهان هستند.

با این حال، جرم آنها تقریباً صفر است، از نظر الکتریکی خنثی هستند و با هر چیز دیگری در کیهان تعامل بسیار کمی دارند. برای یک نوترینو، ماده عادی که بیشتر کیهان از آن تشکیل شده است ممکن است یک سایه باشد. به همین دلیل است که آنها به عنوان ذرات ارواح شناخته می شوند.

ما به خوبی می دانیم که نوترینوها – نوترینوهای معمولی – از کجا می آیند.

آنها توسط واپاشی رادیواکتیو تولید می شوند، که بسیار رایج است. بیشتر نوترینوهایی که در زمین شناسایی می‌کنیم، محصولات فرعی واکنش‌های هسته‌ای در خورشید هستند، اما می‌توانند برای مثال توسط ابرنواخترها، واکنش‌های هسته‌ای مصنوعی یا برهم‌کنش بین پرتوهای کیهانی و اتم‌ها نیز تولید شوند.

 

اما یک رصدخانه ویژه در قطب جنوب برخی از موارد واقعاً عجیب و غریب را نشان داد.

اگرچه نوترینوها با ماده معمولی برهمکنش چندانی ندارند، اما هرازگاهی این‌طور است. هنگامی که آنها با مولکول‌های موجود در اتم‌های آب برهمکنش می‌کنند، می‌توانند فلاش بسیار کوچکی از نور تولید کنند.

رصدخانه نوترینو IceCube آشکارسازهایی دارد که در اعماق یخ های قطب جنوب در قطب جنوب تعبیه شده اند که می توانند این جرقه ها را تشخیص دهند. این تشخیص‌ها می‌توانند انرژی نوترینو را آشکار کنند.

در سال ۲۰۱۲، IceCube دو نوترینو که شبیه هیچ چیزی بودند که تا به حال ندیده بودیم. انرژی آنها در مقیاس پتاالکترون ولت (PeV) بود – ۱۰۰ میلیون بار پرانرژی تر از نوترینوهای ابرنواختر. و این نوترینوهای پرانرژی از فضای بین کهکشانی، منبع ناشناخته آمده بودند.

ما در سال ۲۰۱۸ اشاره ای به آن منبع دریافت کردیم. از آنجا که نوترینوها برهم کنش ندارند، آنها تقریباً در یک خط مستقیم در فضا حرکت می کنند. – بنابراین یک همکاری بین المللی عظیم از دانشمندان توانستند یک نوترینوی پرانرژی را ردیابی کنند. یک blazar.

این هسته یک کهکشان عظیم است که توسط یک پرجرم فعال سیاه چاله، زاویه دار به گونه ای است که جت های ماده یونیزه تا نقطه نزدیک به سرعت نور مستقیماً در زمین شتاب گرفتند.

 

“جالب است که یک اتفاق نظر کلی در اخترفیزیک وجود داشت. جامعه ای که بعید است بلازارها منبع پرتوهای کیهانی باشند، و ما اینجا هستیم، فرانسیس هالزن، فیزیکدان دانشگاه ویسکانسین-مدیسون در آن زمان گفت.

با این حال، برخی از سوالات در مورد ارتباط بین بلازارها و بالا باقی مانده است. نوترینوهای انرژی بنابراین تیمی از دانشمندان به سرپرستی بوسون همان کاری را انجام دادند که دانشمندان انجام می‌دهند: آنها به حفاری پرداختند.

آنها اطلاعات ۷ ساله نوترینوهای آسمان را از IceCube گرفتند و با زحمت آن را با کاتالوگ از ۳۵۶۱ شی که یا بلازارهای تایید شده هستند، یا به احتمال زیاد.

آنها حالت متقاطع را انجام دادند. با تطبیق این کاتالوگ ها، تلاش برای تعیین اینکه آیا نوترینوهای پرانرژی می توانند به طور قطعی با مکان های مهیج در آسمان مرتبط شوند یا خیر.

“با این داده ها، ما باید ثابت می کردیم که بلازارهایی که موقعیت های جهت آنها با موقعیت های جهت آنها مطابقت دارد. نوترینوها تصادفی آنجا نبودند،” اخترفیزیکدان Andrea Tramacere از دانشگاه ژنو در سوئیس توضیح داد.

“پس از چندین بار انداختن تاس، متوجه شدیم که ارتباط تصادفی فقط می تواند از ارتباط تصادفی فراتر رود. داده های واقعی یک بار در یک میلیون آزمایش! این شواهد قوی دال بر درست بودن ارتباط ما است.”

 

طبق تجزیه و تحلیل تیم، احتمال وقوع تصادفی ۰.۰۰۰۰۰۰۶ است. این نشان می دهد که حداقل برخی از بلازارها قادر به انجام تولید نوترینوهای پرانرژی، که به نوبه خود به حل مشکل دیگری کمک می کند. منشا پرتوهای کیهانی پرانرژی – پروتون ها و هسته های اتمی که با سرعت نزدیک به نور در فضا جریان دارند – همچنین یک راز بزرگ است.

به گفته بوسون، انرژی بالا نوترینوها منحصراً در فرآیندهایی تولید می‌شوند که شامل شتاب پرتوهای کیهانی است. این تیم گفت، با استنباط، اکنون می‌توانیم بلازارها را با شتاب پرتوهای کیهانی پیوند دهیم.

“فرایند برافزایش و چرخش پرتوهای کیهانی. سیاه‌چاله منجر به تشکیل جت‌های نسبیتی می‌شود، جایی که ذرات شتاب می‌گیرند و تا انرژی‌های هزار میلیاردی از انرژی نور مرئی ساطع می‌کنند!» تراماسره گفت.

“کشف ارتباط بین این اجرام و پرتوهای کیهانی ممکن است “سنگ روزتا” اخترفیزیک با انرژی بالا باشد.”

از اینجا، چندین راه وجود دارد که کاوش بیشتر را ایجاب می کند. یکی این است که کشف کنیم چرا برخی از بلازارها شتاب دهنده ذرات کارآمد هستند در حالی که برخی دیگر اینگونه نیستند. این به تیم کمک می‌کند تا مشخص کند ویژگی‌های یک کارخانه نوترینو چیست، و در کجای کیهان ممکن است آنها را پیدا کنیم.

به‌علاوه، تجزیه و تحلیل‌های بیشتر و دقیق‌تر از داده‌های نوترینو ممکن است اکتشافات بیشتری را در مورد آنها به همراه داشته باشد. محل تولد این ذرات عجیب و غریب و شبح مانند.

این تحقیق در نامه های مجله اخترفیزیک.

 

برچسب‌ها:

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.