A tudósok egyedülállóan eltérő képet tártak fel a Tejútról több ezer neutrínó, láthatatlan “szellemrészecskék” galaktikus eredetének meghatározásával, amelyek nagy számban léteznek, de általában észrevétlenül haladnak át a Földön – számolnak be a Science folyóiratban. Ez az első ilyen kép egy galaktikus kép, amely anyagrészecskékből áll, nem pedig elektromágneses energiából.
A látható csillagfénytől a rádióhullámokig a Tejútrendszert régóta megfigyelték az általa kibocsátott elektromágneses sugárzás különböző frekvenciái alapján. Az áttörést az Antarktiszon, az Antarktisz területén található NSF Amundsen-Scott állomáson található IceCube Neutrino Obszervatóriumot használó kutatók együttműködésének köszönhetjük.
A hatalmas obszervatórium az űrből érkező nagyenergiájú neutrínójeleket érzékeli hálózatba kapcsolt érzékelők ezrei segítségével, amelyek egy köbkilométer tiszta, átlátszó jég mélyén vannak eltemetve.
“Az emberi történelem ezen a pontján mi vagyunk az elsők, akik a fénytől eltérő módon látják galaxisunkat” – magyarázza Naoko Kurahashi Nelson, a Drexel Egyetem fizikusa, utalva arra a pillanatra, amikor ő és két doktorandusz, Steve Sclafani a Drexelben tartózkodott. . , az Egyesült Államokban, és Mirko Honnefeld, a németországi Dortmundi Műszaki Egyetem munkatársa először vizsgálta meg a képet.
A technológiától a tudományig
Kurahashi Nelson javasolta a képalkotáshoz használt innovatív számítógépes elemzést, és az NSF Kari Korai Karrierfejlesztési Programtól kapott támogatást ötletének megvalósításához.
“Mint ez gyakran megesik, a technológiai fejlődés jelentős tudományos áttöréseket tesz lehetővé” – mondja Dennis Caldwell, az NSF Fizikai részlegének igazgatója. Hozzáteszi, hogy a rendkívül érzékeny IceCube detektor által kínált képességek új adatelemző eszközökkel kombinálva “teljesen új képet adtak a galaxisunkról, amelyre eddig csak utalni lehetett”.
Az Antarktiszon, a Déli-sarkon, az Amundsen-Scott állomáson található IceCube Lab teleszkóp létesítményeinek általános képe.
Reuters
Ez a tudós így folytatja: “Mivel ezek a képességek folyamatosan javulnak, várhatóan minden eddiginél nagyobb felbontásban láthatjuk ezt a képet, ami potenciálisan felfedheti galaxisunk rejtett jellemzőit, amelyeket az emberiség még nem látott.” “Az érdekes az, hogy a neutrínókban a bármilyen hullámhosszú fénnyel ellentétben galaxisunk közeli forrásait blokkolja az univerzum” – mondja Francis Halzen, a Wisconsin-Madison Egyetem fizikusa és az IceCube vezető kutatója.
Keresse meg az eredetit
A megfoghatatlan neutrínók észlelésének és más típusú csillagközi részecskéktől való megkülönböztetésének kihívásán túl egy ambiciózusabb cél a forrásuk pontos meghatározása. Amikor a neutrínók kölcsönhatásba lépnek az IceCube alatti jéggel, ezek a ritka találkozások halvány fénymintákat hoznak létre, amelyeket az IceCube képes észlelni.
A fényminták egy része erősen irányított, és egyértelműen az égbolt egy meghatározott területére mutat, így a kutatók pontosan meghatározhatják a neutrínók forrását. Ezek a kölcsönhatások voltak az alapja annak, hogy 2022-ben egy másik, 47 millió fényévnyire lévő galaxisból származó neutrínókat fedeztek fel.
Más kölcsönhatások sokkal kevésbé irányítottak, és “lépcsőzetes fénygolyókat” hoznak létre az átlátszó jégben, magyarázza Kurahashi Nelson. IceCube-os kollégáik, Sclafani és Hünnefeld egy gépi tanulási algoritmust fejlesztettek ki, amely összehasonlította az IceCube által 10 év alatt rögzített több mint 60 000 neutrínó által generált könnyűlánc relatív helyzetét, méretét és energiáját.
A három kutató több mint két évet töltött el algoritmusuk szigorú tesztelésével és validálásával olyan szintetikus adatok felhasználásával, amelyek a neutrínók kimutatását szimulálták. Amikor végül az IceCube által szolgáltatott tényleges adatokat betáplálták az algoritmusba, az eredmény egy olyan kép lett, amelyen fényes pontok láthatók a Tejútrendszer azon helyeinek megfelelően, amelyekről feltételezhető, hogy neutrínókat bocsátanak ki.
megerősített hipotézis
Ezek olyan helyek voltak, ahol a megfigyelt gamma-sugarakat a kozmikus sugarak és a csillagközi gáz ütközésének melléktermékeként gondolták, aminek elméletileg neutrínókat kellene termelnie. “Most egy azonos neutrínót mértek, ami megerősíti, amit a galaxisunkról és a kozmikus sugárzás forrásairól tudunk” – állítja Sclafani.
Évtizedek során a tudósok számtalan csillagászati felfedezést tártak fel az univerzum megfigyelésére használt módszerek kiterjesztésével. Az egykor olyan forradalmi fejlesztések, mint a rádiócsillagászat és az infravörös csillagászat a megfigyelési technikák új osztályához csatlakoztak, amelyek olyan jelenségeket használnak, mint a gravitációs hullámok és most a neutrínók.
Kurahashi Nelson szerint a Tejútrendszer neutrínó alapú képe egy újabb lépés ebben a felfedezésben. Arra számít, hogy a neutrínócsillagászatot az azt megelőző módszerekhez hasonlóan továbbfejlesztik, hogy az univerzum eddig ismeretlen aspektusait is feltárhassa.
“Extrém utazásmániás. Mohó internetes nerd. Popkulturális nindzsa. Vállalkozó. Elemző. Büszke olvasó.”