地球の奥深くに埋もれた巨大なニュートリノ観測所 南極の氷 これまでに発見されたとらえどころのない粒子の XNUMX 番目の銀河外のソースを発見しただけです。

結果で 先週公開 科学, IceCube 共同研究では、地球から約 1068 万光年離れた NGC 47 と呼ばれる「活動銀河」からニュートリノが検出されたことを報告しています。

ニュートリノを見つける方法

ニュートリノは非常に恥ずかしがり屋の素粒子であり、他の粒子と相互作用することはほとんどありません。 それらが 1950 年代に初めて検出されたとき、物理学者はすぐにそれらがいくつかの点で天文学にとって理想的であることに気付きました。

ニュートリノは他の粒子とほとんど関係がないため、宇宙を自由に移動できます。 ただし、恥ずかしがり屋であるため、検出が困難でもあります。 有用な量をキャッチするには、非常に大きな検出器が必要です。

そこで登場するのが IceCube です。2005 年から 2011 年までの 86 つの夏の間、アメリカのアムンゼン - スコット南極点基地の科学者たちは、温水ドリルで氷に 2.5 の穴を開けました。 各穴の深さは約 60 km、幅は約 60 cm で、長いケーブルに接続されたバスケットボール サイズの光検出器が XNUMX 個含まれています。

これはニュートリノを検出するのにどのように役立ちますか? 時折、ニュートリノは検出器の近くの氷の中で陽子または中性子に衝突します。 衝突により、ミューオンと呼ばれるはるかに重い粒子が生成され、非常に速く移動して青い輝きを放ち、光検出器がそれを拾うことができます。

この光が異なる検出器に到達するタイミングを測定することで、ミューオン (およびニュートリノ) が発生した方向を計算できます。 粒子エネルギーを見ると、IceCube が検出するニュートリノのほとんどが地球の大気で生成されていることがわかります。

しかし、ニュートリノのごく一部は宇宙からやってきます。 2022年の時点で、遠い宇宙のどこかから何千ものニュートリノが特定されています.

ニュートリノはどこから来るのか?

それらは、明らかな明るい点が現れることなく、すべての方向からかなり均一に来ているように見えます。 これは、ニュートリノの発生源がたくさんあることを意味します。

しかし、これらのソースは何ですか？ 活発な銀河、クエーサー、ブレーザー、ガンマ線バーストなど、エキゾチックな響きの天体がたくさんあります。

2018 年、IceCube は、最初に特定された高エネルギー ニュートリノ エミッターの発見を発表しました。ブレーザーは、たまたま地球の方向に高エネルギー粒子のジェットを発射している特定の種類の銀河です。

TXS 0506+056 として知られるブレーザーは、IceCube が単一の高エネルギー ニュートリノを観測し、緊急の天文学者の電報を送信した後に特定されました。 他の望遠鏡が TXS 0506+056 を見るためにスクランブルをかけ、同時に多くのガンマ線も放出していることを発見しました。

ブレーザーは陽子を極端な速度に加速することで機能し、これらの高エネルギーの陽子は他のガスや放射線と相互作用してガンマ線とニュートリノの両方を生成すると考えているため、これは理にかなっています。

アクティブな銀河

ブレーザーは、これまでに発見された最初の銀河系外のソースでした。 この新しい研究で、IceCube は XNUMX 番目を特定しました。

IceCube の科学者たちは、収集した最初の XNUMX 年間のデータを再調査し、ニュートリノの方向とエネルギーのより鮮明な測定結果を引き出すための派手な新しい方法を適用しました。

その結果、背景のニュートリノの輝きの中ですでに興味深い明るいスポットがより鮮明に焦点を合わせました。 約 80 個のニュートリノが、NGC 1068 (フランスの天文学者シャルル メシエによって作成された興味深い天体の有名な 77 世紀のカタログの 77 番目のエントリであるため、M18 としても知られている) と呼ばれる、かなり近くのよく研究された銀河から来ていました。

地球から約 47 万光年の距離にある NGC 1068 は、「活動銀河」として知られ、非常に明るい核を持つ銀河です。 それはブレーザー TXS 100+0506 よりも約 056 倍近く、私たちに対するその角度は、その中心部からのガンマ線が塵によって私たちの視界から遮られていることを意味します。 しかし、ニュートリノは喜んでちりを通り抜けて宇宙に飛び出します。

この新しい発見は、NGC 1068 の内部で正確に何が起こっているかについて、天体物理学者や天文学者に豊富な情報を提供します。銀河の内核がどのように機能するかを説明しようとする論文がすでに何百もあり、新しい IceCube データはニュートリノに関するいくつかの情報を追加します。これらのモデルを改良するのに役立ちます。

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画像のクレジット： NASA / ESA / A. ファン デル ホーフェン