Obrazový kredit: UW-Madison
Nový dalekohled uložený v ledu Antarktidy dokončil první mapu vysokoenergetické neutrinové oblohy. Ve skutečnosti se dívá dolů, skrz celou Zemi, aby si prohlédl severní oblohu pro neutrina, která se pohybují vysokou rychlostí a procházejí téměř veškerou hmotou bez omezení. AMANDA II objevila neutrina se 100krát větší energií než jakákoli vyrobená v laboratorních experimentech na Zemi.
Nový dalekohled, který používá antarktickou ledovou pokrývku jako své okno do vesmíru, vytvořil první mapu vysokoenergetické neutrinové oblohy.
Mapa, kterou zde představili astronomové dnes (15. července) na zasedání Mezinárodní astronomické unie, poskytuje astronomům jejich první vzrušující pohled na neutrona s vysokou energií, strašidelné částice, o nichž se předpokládá, že vyzařují z nejnásilnějších událostí v vesmír - shazovat černé díry, praskání paprsků gama a násilná jádra vzdálených galaxií.
"Toto jsou první data s neutrino dalekohledem s realistickým objevitelským potenciálem," říká Francis Halzen, University of Wisconsin-Madison, profesor fyziky, mapy sestavené pomocí AMANDA II, jedinečného dalekohledu postaveného s podporou z Národní vědecké nadace (NSF) a složené z polí detektorů shromažďujících světlo pohřbených v ledu 1,5 km pod jižním pólem. "K dnešnímu dni je to nejcitlivější způsob, jak se kdy podívat na vysokoenergetickou neutrinovou oblohu," říká.
Schopnost detekovat vysokoenergetická neutrina a sledovat je zpět do jejich původních bodů zůstává jedním z nejdůležitějších úkolů moderní astrofyziky.
Protože jsou kosmická neutrina neviditelná, nenabitá a nemají téměř žádnou hmotnost, je téměř nemožné je detekovat. Na rozdíl od fotonů, částic, které vytvářejí viditelné světlo, a jiných druhů záření, mohou neutrina procházet nerušeně přes planety, hvězdy, obrovská magnetická pole mezihvězdného prostoru a dokonce celé galaxie. Tato kvalita, která je velmi obtížně detekuje, je také jejich největším přínosem, protože informace, které mají o kosmologicky vzdálených a jinak nepoznatelných událostech, zůstávají nedotčeny.
Mapa vytvořená programem AMANDA II je předběžná, zdůrazňuje Halzen a představuje pouze jeden rok údajů shromážděných ledovým dalekohledem. Halzen a jeho kolegové pomocí dalších dvou let dat, která již byla shromážděna pomocí AMANDA II, dále definují strukturu oblohy a vyřeší potenciální signály ze statistických výkyvů v současné mapě, aby je potvrdili nebo vyvrátili.
Význam mapy podle Halzena spočívá v tom, že dokazuje, že detektor funguje. „Stanovuje výkon technologie,“ říká, „a ukazuje, že jsme dosáhli stejné citlivosti jako dalekohledy používané k detekci gama paprsků ve stejné vysokoenergetické oblasti“ elektromagnetického spektra. Z objektů, které urychlují kosmické paprsky, jejichž původ zůstává neznámý téměř století po jejich objevení, se očekávají zhruba stejné signály.
Teleskop AMANDA II (Antarctic Muon a Neutrino Detector Array), zapuštěný hluboko do antarktického ledu, je navržen tak, aby nehleděl nahoru, ale dolů, přes Zemi k obloze na severní polokouli. Dalekohled se skládá ze 677 skleněných optických modulů, každý o velikosti bowlingové koule, uspořádaných na 19 kabelech zasazených hluboko do ledu pomocí vysokotlakých vrtaček na horkou vodu. Pole transformuje válec s ledem o výšce 500 metrů a průměru 120 metrů na detektor částic.
Skleněné moduly fungují jako žárovky v opačném směru. Detekují a zachycují slabé a prchavé světelné pruhy vytvořené, když neutrina příležitostně narazí na atomy ledu uvnitř detektoru nebo v jeho blízkosti. Subatomické trosky vytvářejí miony, další druh subatomické částice, která pohodlně zanechává v hlubokém antarktickém ledu pomíjivé modré světlo. Pruh světla odpovídá cestě neutrina a ukazuje zpět na svůj původní bod.
Protože poskytuje první pohled na vysokoenergetickou neutrinovou oblohu, bude o mapu astronomové intenzivně zajímat, protože, jak říká Halzen, „stále nemáme ponětí, jak jsou kosmické paprsky urychlovány nebo odkud pocházejí.“
Skutečnost, že AMANDA II nyní identifikovala neutrina až stokrát než energie částic produkovaných nejsilnějšími zemními urychlovači, zvyšuje šanci, že některé z nich mohou být zahájeny na jejich dlouhých cestách některými z nejvíce svrchovaně energetických událostí ve vesmíru. Schopnost rutinně detekovat vysokoenergetická neutrina poskytne astronomům nejen čočku, která bude studovat takové bizarní jevy, jako jsou kolize černých děr, ale také prostředky k získání přímého přístupu k neupraveným informacím z událostí, ke kterým došlo stovky milionů nebo miliardy světelných let. pryč a před eony.
"Tato mapa by mohla obsahovat první důkaz kosmického urychlovače," říká Halzen. "Ale ještě tam nejsme."
Hledání nových zdrojů kosmických neutrin se bude zvyšovat, jak se bude rozšiřovat dalekohled AMANDA II, jak budou přidávány nové řetězce detektorů. Plány požadují, aby dalekohled dorostl na krychlový kilometr ledu s nástrojem. Nový dalekohled, známý jako IceCube, zlepší účinnost kosmických neutrinových zdrojů.
"Budeme citliví na nejpesimističtější teoretické předpovědi," říká Halzen. "Pamatujte, že hledáme zdroje, ai když něco objevíme nyní, naše citlivost je taková, že bychom viděli, v nejlepším případě, řádově 10 neutrinos za rok." To není dost dobré. “
Původní zdroj: WISC News Release
