ภาพประกอบของศิลปินเกี่ยวกับ blazar เหมือนที่พบเมื่อเร็ว ๆ นี้เพื่อเร่ง neutrinos และรังสีคอสมิกให้มีความเร็วมหาศาล หลุมดำมวลมหาศาลที่จุดศูนย์กลางของดิสก์สะสมมวลสารจะส่งเจ็ทพลังงานสูงที่แคบของสสารเข้าไปในอวกาศในแนวตั้งฉากกับดิสก์
(ภาพ: © DESY, แล็บการสื่อสารทางวิทยาศาสตร์)
นักดาราศาสตร์ได้ติดตามนิวตริโนพลังงานสูงไปยังแหล่งกำเนิดของจักรวาลเป็นครั้งแรกที่เคยแก้ปริศนาอันเก่าแก่กว่าศตวรรษในกระบวนการนี้
นิวตริโนเป็นอนุภาคอนุภาคย่อยแบบไร้มวลเกือบจะไม่มีประจุไฟฟ้าดังนั้นจึงไม่ค่อยมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อม อันที่จริงล้านล้านของ "อนุภาคผี" เหล่านี้ไหลผ่านร่างกายของคุณโดยไม่มีใครสังเกตเห็นและไม่ จำกัด ทุกวินาที
นิวตริโนส่วนใหญ่มาจากดวงอาทิตย์ แต่เปอร์เซ็นต์เล็กน้อยซึ่งมีพลังงานสูงมากได้พุ่งไปที่คอของป่าจากพื้นที่ลึกมาก การลบล้างนิวตริโนโดยธรรมชาติได้ขัดขวางไม่ให้นักดาราศาสตร์ตรึงต้นกำเนิดของผู้หลงทางในจักรวาล - จนถึงปัจจุบัน [การติดตามนิวตริโนถึงแหล่งที่มา: การค้นพบในภาพ]
การสำรวจโดย IceCube Neutrino Observatory ที่ขั้วโลกใต้และเครื่องมืออื่น ๆ อนุญาตให้นักวิจัยติดตาม neutrino จักรวาลหนึ่งดวงไปยัง blazar ที่ห่างไกลซึ่งเป็นกาแลคซีทรงกลมขนาดใหญ่ที่มีหลุมดำมวลมหาศาลที่หมุนรอบตัวเร็ว
และยังมีอีกมากมาย จักรวาลนิวตริโนจับมือกันด้วยรังสีคอสมิคอนุภาคพลังงานสูงที่พุ่งเข้าชนโลกของเราอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นหมุดค้นพบใหม่จะเป็นตัวเร่งความเร็วของรังสีคอสมิกที่เคลื่อนไหวเร็วที่สุดเช่นกัน
นักดาราศาสตร์สงสัยเกี่ยวกับเรื่องนี้ตั้งแต่รังสีคอสมิกถูกค้นพบครั้งแรกย้อนกลับไปในปี 1912 แต่พวกมันถูกขัดขวางโดยธรรมชาติที่มีประจุของอนุภาคซึ่งสั่งการให้รังสีคอสมิกถูกดึงออกมาด้วยวิธีนี้และวัตถุต่าง ๆ ในที่สุดความสำเร็จก็มาจากการใช้การเดินทางเป็นเส้นตรงของอนุภาคผีเพื่อนนักเดินทาง
"เรามองหาแหล่งกำเนิดรังสีคอสมิคมานานกว่าหนึ่งศตวรรษและในที่สุดเราก็พบแหล่งหนึ่ง" ฟรานซิสฮอลเซ่นนักวิทยาศาสตร์นำที่หอดูดาว IceCube Neutrino และศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซินแมดิสันกล่าว ดอทคอม [ฟิสิกส์แปลกประหลาด: อนุภาคน้อยที่สุดในธรรมชาติ]
ความพยายามของทีม
IceCube ซึ่งบริหารโดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐอเมริกา (NSF) เป็นนักล่านิวตริโนโดยเฉพาะ โรงงานแห่งนี้ประกอบด้วยสายเคเบิล 86 สายซึ่งตั้งอยู่ภายในหลุมเจาะที่ทอดยาวประมาณ 1.5 ไมล์ (2.5 กิโลเมตร) สู่น้ำแข็งขั้วโลกใต้ ทุกสายในทางกลับกันมี "โมดูลแสงดิจิตอล" ขนาดบาสเก็ตบอล 60 ตัวซึ่งติดตั้งด้วยเครื่องตรวจจับแสงที่ไวต่อแสง
เครื่องตรวจจับเหล่านี้ออกแบบมาเพื่อรับแสงสีน้ำเงินที่ปล่อยออกมาหลังจากที่นิวตริโนมีปฏิสัมพันธ์กับนิวเคลียสของอะตอม (แสงนี้ถูกเหวี่ยงออกไปโดยอนุภาคที่สองที่สร้างขึ้นโดยการโต้ตอบและในกรณีที่คุณสงสัยว่า: น้ำแข็งที่วางบนนั้นจะป้องกันอนุภาคอื่นที่ไม่ใช่นิวตริโนไม่ให้ไปถึงเครื่องตรวจจับและทำให้ข้อมูลสกปรก) IceCube มีจุดนิวตรอนเพียงสองสามร้อยต่อปีเท่านั้น Halzen กล่าว
สิ่งอำนวยความสะดวกดังกล่าวได้ให้การช่วยเหลือด้านดาราศาสตร์อย่างมาก ยกตัวอย่างเช่นในปี 2013 IceCube ได้ทำการตรวจพบนิวตริโนครั้งแรกจากนอกกาแลกซี่ทางช้างเผือก นักวิจัยไม่สามารถตรึงแหล่งกำเนิดของอนุภาคผีพลังงานสูงในเวลานั้นได้
อย่างไรก็ตามในวันที่ 22 กันยายน 2017 IceCube ได้รับนิวตริโนคอสมิคอีกดวง มันมีพลังอย่างมากบรรจุประมาณ 300 teraelectron volts - เกือบ 50 เท่าของพลังงานของโปรตอนที่หมุนรอบตัวเร่งอนุภาคที่ทรงพลังที่สุดของโลกนั่นคือ Large Hadron Collider
ภายใน 1 นาทีของการตรวจจับสิ่งอำนวยความสะดวกจะส่งการแจ้งเตือนอัตโนมัติแจ้งให้นักดาราศาสตร์คนอื่น ๆ ไปยังตำแหน่งการค้นหาและถ่ายทอดพิกัดไปยังส่วนต่างๆของท้องฟ้าที่ดูเหมือนจะเป็นแหล่งกำเนิดของอนุภาค
ชุมชนตอบโต้: กล้องโทรทรรศน์เกือบ 20 ตัวบนพื้นดินและในอวกาศขัดถูแพตช์ข้ามสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าตั้งแต่คลื่นวิทยุพลังงานต่ำไปจนถึงรังสีแกมม่าพลังงานสูง การสำรวจที่รวมกันตรวจสอบต้นกำเนิดของนิวตริโนไปยัง blazar ที่รู้จักกันดีในชื่อ TXS 0506 + 056 ซึ่งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 4 พันล้านปีแสง
ตัวอย่างเช่นการสำรวจติดตามผลโดยเครื่องมือที่แตกต่างกันหลายอย่างรวมถึงกล้องโทรทรรศน์อวกาศแกมม่า - เรย์ที่โคจรรอบโลกของนาซ่าและรังสีแกมม่าจากการถ่ายภาพรังสีแกมม่าจาก MAGA ในหมู่เกาะคานารีเผยให้เห็นการระเบิดที่ทรงพลัง TXS 0506 + 056 [Gamma-Ray Universe: ภาพถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศ Fermi ของนาซ่า]
ทีม IceCube ยังได้รับข้อมูลที่เก็บไว้และพบว่ามีนิวตริโนจักรวาลมากกว่าโหลอื่น ๆ ที่ดูเหมือนจะมาจาก blazar เดียวกัน เครื่องตรวจจับอนุภาคเพิ่มเติมเหล่านี้ถูกตรวจจับตั้งแต่ปลายปี 2557 จนถึงต้นปี 2558
Albrecht Karle นักวิทยาศาสตร์อาวุโส IceCube และศาสตราจารย์ฟิสิกส์ UW-Madison กล่าวว่าชิ้นส่วนทั้งหมดเข้าด้วยกัน "การระเบิดของนิวตริโนในข้อมูลที่เก็บถาวรของเราได้รับการยืนยันอย่างเป็นอิสระพร้อมกับการสังเกตจากหอสังเกตการณ์อื่น ๆ มันเป็นหลักฐานที่น่าสนใจสำหรับ blazar นี้ที่จะเป็นแหล่งของนิวตริโนที่ทรงพลังอย่างยิ่ง
การค้นพบนี้รายงานในการศึกษาใหม่สองเรื่องที่ตีพิมพ์ทางออนไลน์วันนี้ (12 กรกฎาคม) ในวารสาร Science คุณสามารถค้นหาได้ที่นี่และที่นี่
ฟิสิกส์ดาราศาสตร์แบบหลายจุดที่เพิ่มขึ้น
Blazars เป็นกาแลคซีที่มีซุปเปอร์แอคทีฟชนิดพิเศษซึ่งจะระเบิดไอพ่นของแสงและอนุภาคออกมาหนึ่งคู่ซึ่งหนึ่งในนั้นพุ่งตรงไปที่โลก (นั่นเป็นส่วนหนึ่งที่ว่าทำไมเสื้อคลุมถึงสว่างมากสำหรับเรา - เพราะเราอยู่ในแนวเจ็ตไฟ)
นักดาราศาสตร์ได้ระบุว่ามีหลายพัน blazars ทั่วจักรวาลซึ่งยังไม่พบว่ามีการยิงนิวตริโนที่เราเหมือน TXS 0506 + 056
“ มีบางอย่างที่พิเศษเกี่ยวกับแหล่งนี้และเราต้องหาว่ามันคืออะไร” Halzen บอก Space.com
นั่นเป็นเพียงหนึ่งในคำถามมากมายที่เกิดขึ้นจากผลลัพธ์ใหม่ ตัวอย่างเช่น Halzen ต้องการทราบกลไกการเร่งความเร็ว: อย่างไร blazars จะได้รับนิวตริโนและรังสีคอสมิกสูงถึงความเร็วมหาศาลเช่นนี้หรือไม่
Halzen แสดงการมองโลกในแง่ดีเกี่ยวกับการตอบคำถามดังกล่าวในอนาคตอันใกล้โดยอ้างถึงพลังของ "นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์หลายคน" - การใช้สัญญาณอย่างน้อยสองชนิดที่แตกต่างกันเพื่อสอบปากคำจักรวาล - แสดงในการศึกษาใหม่ทั้งสอง
การค้นพบนิวตริโนติดตามอย่างใกล้ชิดบนส้นเท้าของสถานที่สำคัญหลายแห่งในเดือนตุลาคม 2560 นักวิจัยประกาศว่าพวกเขาวิเคราะห์การชนกันระหว่างดาวนิวตรอนสองดวงที่มีขนาดใหญ่พิเศษโดยการสังเกตทั้งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและคลื่นความโน้มถ่วง
"ยุคของดาราศาสตร์ฟิสิกส์แบบหลายผู้อยู่ที่นี่" ผู้อำนวยการ NSF France Cordova กล่าวในแถลงการณ์เดียวกัน "ผู้ส่งสารแต่ละคน - จากการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคลื่นความโน้มถ่วงและตอนนี้นิวตริโน - ทำให้เรามีความเข้าใจที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเกี่ยวกับเอกภพและข้อมูลเชิงลึกใหม่ที่สำคัญเกี่ยวกับวัตถุและเหตุการณ์ที่ทรงพลังที่สุดในท้องฟ้า"
