IceCube делает нейтринный карту Млечного Пути

Мы видели Млечный Путь ультрафиолетовыми глазами, через рентгеновское зрение, гамма-излучение, радиоизлучение, микроволновые печи и видимый свет. Теперь рассмотрим точку зрения нейтрино. Благодаря сотрудничеству IceCube мы видим нашу домашнюю галактику через призму этой таинственной частицы. Это жуткое зрелище, которое также говорит нам, что наша галактика не совсем похожа на другие. Это пустыня нейтрино.

Нейтрино - это крошечные частицы без массы. Они движутся по Вселенной и, кажется, приходят на Землю со всех сторон. Когда атомные ядра объединяются или разбиваются, они производят эти частицы. Это может произойти в галактических и космических источниках (таких как взрывы сверхновых) для получения высокоэнергетических нейтрино. Существуют также атмосферные нейтрино, образуются при разрушении космического луча в воздух. Команда из 350 ученых сотрудничала для картирования высокоэнергетических выбросов нейтрино из Млечного Пути. Оказывается, Млечный Путь производит их гораздо меньше, чем многие отдаленные галактики.

"Что интригует, так это то, что, в отличие от света любой длины волны, в нейтрино вселенная затмевает близлежащие источники в нашей собственной галактике", - говорит Фрэнсис Халзен, профессор физики в Университете Висконсин-Мэдисон и главный исследователь IceCube. Он и команда хотят знать почему.

Сотрудничество IceCube было сосредоточено на центральной части галактического самолета Млечного Пути. Объект находится в Антарктиде, почти прямо под этой частью неба. Однако команда столкнулась с некоторыми необычными проблемами. Существует постоянный «фондний шум» энергетических частиц, образующихся в результате взаимодействия космических лучей с атмосферой Земли. Это затруднило просеивание редкого количества высокоэнергетических нейтрино из галактических источников. Например, у них энергии в миллионы-миллиарды раз выше, чем у звезд.

Чтобы получить свою высокоэнергетический добычу, команда IceCube искала так называемые «каскадные» события в наборе данных из 60 000 обнаружений из десятилетних данных IceCube. Дополнительный подробный анализ помог им выбрать то, что они назвали событиями "высше чистоты". Они представляют собой астрофизические нейтрино из-за Земли, например, из энергетического ядра галактики M77. Другая часть сотрудничества разработала метод машинного обучения, чтобы помочь охарактеризовать каскады, создаваемые нейтрино. Они сравнили карты Млечного Пути с картами прогнозирования мест, где Млечный Путь должен быть ярким в нейтрино. Это говорит о том, что Galaxy не соответствует другим галактикам с точки зрения выхода нейтрино.

Эта загадочная находка в нашей собственной галактике поднимает другие вопросы о том, почему этого так не хватает в этих частицах. По словам сотрудника Ке Фана, в нейтрино он в 10-100 раз тускнее, чем другие. В связи с этим возникает вопрос о том, почему это правда и где существуют источники высокой энергии.

"Одним из выводов является то, что наша галактика не размещала такие источники, которые производили большую часть высокоэнергетических нейтрино в течение последних нескольких миллионов лет, - сказал Клык, - это примерно с момента последней реактивной активности черной дыры нашей собственной галактики. Планируемый и будущий последующий анализ IceCube будет способствовать нашему пониманию ускорителей частиц нашей собственной галактики".

Ядро Млечного Пути со сверхмассивной черной дырой (Sag A*) скрыто от нас огромными облаками газа и пыли. Текущие исследования показывают активность в ядре, особенно когда Sgr A гет материал. Звезды в регионе следуют циклически траекториям под влиянием огромной гравитации черной дыры. Но черная дыра на данный момент не так активна, как в активных ядрах галактики. В этих местах нейтрино производятся в изобилии. Дальнейшие наблюдения IceCube центральной плоскости Млечного Пути должны помочь объяснить его "проблему" с бедным нейтрино.

Обсерватория IceCube является первым в истории детектором нейтрино, построенным на Южном полюсе. Фактический детектор встроен в километрический блок льда, что помогает ему в поиске нейтрино. Эти быстро движущиеся частицы возникают в результате энергетических событий в космосе, таких как взрывающиеся звезды, гамма-всплески и встречи между черными дырами и нейтронными звездами. Эта обсерватория не только ищет нейтрино и другие частицы, но и должна помочь ученым ответить на некоторые фундаментальные тайны в науке. Они включают в себя углубляясь в то, что делает нейтрино тиком. Кроме того, данные обсерватории могут помочь ответить на вопросы о темной материи.