Διαβάστε :
Η σπάνια ανίχνευση ενός νετρίνου υψηλής ενέργειας αποκαλύπτει πώς δημιουργούνται αυτά τα περίεργα σωματίδια.
Αυτή η εικόνα συνδυάζει μια πραγματική φωτογραφία του εργαστηρίου IceCube στην Ανταρκτική, με την καλλιτεχνική άποψη από γραφίστα από τους αισθητήρες του προγράμματος βαθιά κάτω από τον πάγο και τον μακρινό Μπλέιζερ από τον οποίο έχει εντοπιστεί ένα νετρίνο.
Εικόνα: IceCube / NSFΠριν από τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια, ένας τεράστιος γαλαξίας με μια μαύρη τρύπα στο κέντρο του του εκτόξευσε μια δέσμη σωματιδίων τα οποία ταξίδεψαν σχεδόν με τη ταχύτητα του φωτός. Ένα από αυτά τα σωματίδια αυτά, το νετρίνο το οποίο είναι ενα πολύ μικρό κομμάτι, ένα κλάσμα αν θέλετε του μεγέθους ενός συνηθισμένου ατόμου, διέσχισε το Σύμπαν σε μια πορεία σύγκρουσης με τη Γη, όπου τελικά χτύπησε το πάγο της Ανταρκτικής τον περασμένο Σεπτέμβριο. Συμπτωματικά, ένας ανιχνευτής νετρίνων που υπήρχε βαθιά μέσα στον πάγο τοποθετημένος από επιστήμονες, κατέγραψε τη φορτισμένη αλληλεπίδραση του νετρίνου με τον πάγο, με αποτέλεσμα να δημιουργηθεί μια μπλε λάμψη φωτός που διήρκεσε μόνο μια στιγμή. Τα αποτελέσματα δημοσιεύηθηκαν στις 12 του μήνα αυτού στο περιοδικό Science.
Η ανίχνευση αυτή σηματοδοτεί τη δεύτερη φορά στην ιστορία όπου οι επιστήμονες έχουν εντοπίσει την προέλευση ενός νετρίνου το οποίο προέρχεται από περιοχή εκτός του Ηλιακού μας συστήματος. Και είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες επιβεβαιώνουν ότι τα νετρίνα δημιουργούνται στις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα των γαλαξιών - μια κάπως απροσδόκητη πηγή.
Τα νετρίνα είναι πολύ ενεργητικά σωματίδια που σπάνια αλληλεπιδρούν με την ύλη, περνώντας μέσα από αυτήν σαν να μην ήταν καν εκεί. Ο καθορισμός του τύπου των κοσμολογικών συμβάντων που δημιουργούν αυτά τα σωματίδια είναι κρίσιμος για την κατανόηση της φύσης του Σύμπαντος. Αλλά η μόνη επιβεβαιωμένη πηγή νετρίνων, εκτός του Ήλιου μας, είναι ένας Υπερκαινοφανής (σουπερνόβα) ο οποίος καταγράφηκε το 1987.
Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός Μπλέιζαρ. Εικόνα:www.universetoday.com
Οι φυσικοί έχουν πολλές θεωρίες σχετικά με το τι είδους αστρονομικά γεγονότα μπορεί να δημιουργήσουν νετρίνα, με μερικούς από αυτούς να υποδηλώνουν ότι τα Μπλέιζαρς θα μπορούσαν να είναι πηγή νετρίνων. Τα Μπλέιζαρς είναι γαλαξίες με εξαιρετικά μεγάλη μάζα, και έχουν στο κέντρο τους μαύρες τρύπες, οι οποίες "αδηφάγα" προσπαθούν να απορροφήσουν πάρα πολύ ύλη ταυτόχρονα, προκαλώντας την εκτόξευση πιδάκων σωματιδίων προς το διάστημα με απίστευτες ταχύτητες. Ενεργώντας σαν τους γιγαντιαίους "ομολόγους" τους που είναι οι επίγειοι επιταχυντές σωματιδίων, οι πίδακες των Μπλέιζαρς πιστεύεται ότι παράγουν κοσμικές ακτίνες οι οποίες μπορούν με τη σειρά τους να δημιουργήσουν νετρίνα.
"Κάτι τέτοιο [η ανίχνευση] είναι ιδιαίτερα μια δυνατότητα της φύσης", λέει ο Darren Grant, επικεφαλής επιστήμονας της ομάδας που ανακάλυψε για πρώτη φορά το νετρίνο υψηλής ενέργειας, ως μέρος του προγράμματος ανίχνευσης νετρίνων IceCube. "Υπάρχει ένα Μπλέιζερ εκεί που απλά συνέβη την κατάλληλη στιγμή και έτυχε να το "συλλάβουμε". Είναι μία από εκείνες τις στιγμές που φωνάζουμε δυνατά "Ευρηκα" . Ελπίζετε να τα βιώσετε μερικές φορές στην καριέρα σας, και αυτή ήταν μία από αυτές, όπου τα πάντα βρίσκονται στη σωστή θέση ευθυγραμμισμένα. "
Εικόνα: DESY, Science Communication Lab
Κοσμικός αγγελιοφόρος
Στις 22 Σεπτεμβρίου του 2017, το νετρίνο έφθασε στον εξωτερικό φλοιό πάγου της Ανταρκτικής, περνώντας από ένα κρυστάλλινο στρώμα πάγου ακριβώς στη σωστή γωνία για να προκαλέσει τη δημιουργία ενός υποατομικού σωματιδίου (που ονομάζεται Μιόνιο) από την αλληλεπίδραση που έγινε. Η προκύπτουσα μπλε λάμψη καταγράφηκε από έναν από τους 5.160 ανιχνευτές του προγράμματος IceCube, ο οποίος ήταν ενσωματωμένους στον πάγο. Ο Δρ. Grant βρισκόταν στο γραφείο του όταν συνέβη αυτή η ανίχνευση. Το νετρίνο αυτό ήταν περίπου 300 εκατομμύρια φορές πιο ενεργητικό από αυτά που εκπέμπονται από τον Ήλιο !
Ο Grant και οι συνεργάτες του θαύμασαν για πολύ λίγο την εξαιρετική εικόνα που απεικόνιζε την τροχιά του μιονίου, και η οποία παρέχει βασικές πληροφορίες οι οποίες είναι απαραίτητες για να ξεκινήσει ο εντοπισμός της προέλευσης του νετρίνου αυτού. Ωστόσο, δεν ήταν υπερβολικά ενθουσιασμένοι ακόμα. Η ομάδα του παρατηρεί περίπου 10 με 20 νετρίνα υψηλής ενέργειας κάθε χρόνο, αλλά ο σωστός συνδυασμός, δηλαδή η "ευθυγράμμιση" των παραγόντων: συμβάν-διάστημα, χρόνος και ενέργεια, για παράδειγμα απαιτείται για να προσδιοριστεί επακριβώς η πηγή του νετρίνου. Μια τέτοια ευθυγράμμιση είχε διαφύγει από τους επιστήμονες μέχρι τώρα. Καθώς η ομάδα του Grant ξεκίνησε την ανάλυσή τους, άρχισαν να περιορίζονται σε μια περιοχή: ένα εξαιρετικά φωτεινό Μπλέιζαρ το οποίο ονομάζεται TXS 0506 + 056.
Εικόνα : NSF / B. Gudbjartsson, IceCube Collaboration
Μετά την ανίχνευση, στάλθηκε μια αυτόματη ειδοποίηση σε άλλες ομάδες αστρονομίας σε όλο τον κόσμο, οι οποίες παρακολουθούν διάφορα εισερχόμενα κοσμικά σήματα, όπως ακτίνες γάμμα και ραδιοακτίνες. Λίγες μέρες αργότερα, μια ομάδα επιστημόνων που χρησιμοποίησαν το τηλεσκόπιο MAGIC στα Κανάρια Νησιά απάντησαν με μερικές συναρπαστικές ειδήσεις: η άφιξη του νετρίνου συνέπεσε με μια έκλαμψη ακτίνων γάμμα - τα οποία είναι εξαιρετικά ενεργητικά φωτόνια - και προέρχονται από την κατεύθυνση του Μπλέιζαρ TXS 0506 +056 !
Άλλες ομάδες που ανέλυσαν την περιοχή μετά την αρχική ανίχνευση, παρατήρησαν επίσης αλλαγές στις εκπομπές ακτίνων Χ και τα ραδιοσήματα. Συλλογικά, τα δεδομένα αποτελούν ένα τεράστιο βήμα προς τα εμπρός για τους φυσικούς στην κατανόηση των Μπλέιζαρς, και γενικότερα των κοσμολογικών γεγονότων υψηλής ενέργειας .
Ο John Learned του Πανεπιστημίου της Χαβάης, στη Μανόα, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, λέει ότι τα δεδομένα που συνδέουν το Μπλέιζαρ ως πηγή είναι "συντριπτικά πειστικά", και υπογραμμίζει τη σημασία του ευρήματος αυτού. "Αυτή (η ανακάλυψη )είναι η πραγματοποίηση πολλών μακροχρόνιων επιστημονικών οραμάτων. Τα νετρίνα σε υψηλές ενέργειες μπορούν να μας πουν για το εσωτερικό αυτών των εξαιρετικά φωτεινών αντικειμένων ... Οι συνέπειες του ευρήματος αυτού είναι ότι τελικά μπορούμε να δούμε μέσα στα πιο πυκνά και φωτεινά αντικείμενα, και να προωθήσουμε την κατανόησή μας στο "deus ex machina" στον "από μηχανής Θεό" δηλαδή που τους δίνει ενέργεια ώστε να δημιουργούν αυτά τα φοβερά φαινόμενα."
Για παράδειγμα, αυτή η ανίχνευση παρέχει επίσης την πρώτη απόδειξη ότι ένα Μπλέιζαρ μπορεί να παράγει τα πρωτόνια υψηλής ενέργειας που απαιτούνται για τη δημιουργία νετρίνων όπως παρατήρησε το IceCube. Οι πηγές πρωτονίων υψηλής ενέργειας παραμένουν σε μεγάλο βαθμό ένα μυστήριο, οπότε η αναγνώριση μιας τέτοιας πηγής είναι ένα άλλο μεγάλο βήμα προς τα εμπρός για τους αστρονόμους. "Είναι πραγματικά πολύ πειστικό ότι έχουμε ξεκλειδώσει ένα κομμάτι του παζλ", δηλώνει ο Grant.
Εάν αντιμετωπίζετε πρόβλημα με αυτό το βίντεο Παρακαλώ επισκεφθείτε την σελίδα Video FAQ
Αυτό το βίντεο δείχνει το νετρίνο IceCube-170922A που εισέρχεται στον πάγο της Ανταρκτικής μετά από ένα ταξίδι 4 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Το νετρίνο αλληλεπιδρά με ένα μόριο πάγου, δημιουργώντας ένα δευτερογενές σωματίδιο υψηλής ενέργειας - ένα μιόνιο (μπλε) - που εισέρχεται στο IceCube, αφήνοντας πίσω του μια ανιχνεύσιμη λάμψη μπλε φωτός.Εικόνα: Nicolle R. Fuller / NSF / IceCube
Πολύτιμοι λίθοι από το παρελθόν
Και γίνεται ακόμη καλύτερο. "Επιστρέψαμε στα [αρχειακά] δεδομένα [που συλλέχθηκαν από το 2010], προς την κατεύθυνση αυτής της συγκεκριμένης πηγής Μπλέιζαρ, και αυτό που ανακαλύψαμε ήταν πραγματικά εντυπωσιακό", λέει ο Grant. Ένα φράγμα από νετρίνα υψηλής ενέργειας και ακτίνες γάμμα από το TXS 0506 + 056 έφτασε στη Γη στα τέλη του 2014 και στις αρχές του 2015. Την εποχή εκείνη, το σύστημα ειδοποίησης σε πραγματικό χρόνο του IceCube δεν λειτουργούσε πλήρως, έτσι και άλλες επιστημονικές ομάδες δεν αντιλήφθηκαν την ανίχνευση του. Τώρα όμως αυτά τα νετρίνα του παρελθόντος είναι στο ραντάρ των επιστημόνων, παρέχοντας μια πιο μακροπρόθεσμη "ματιά'' στη ζωή ενός Μπλέιζαρ.
"Αυτό ήταν πραγματικά το...κερασάκι στην τούρτα, γιατί αυτό σημαίνει[όπως τα αρχειοθετημένα στοιχεία υποδεικνύουν] ότι η πηγή ήταν ενεργή σε νετρίνα στο παρελθόν και στη συνέχεια, με αυτό το πολύ υψηλής ενέργειας νετρίνο το Σεπτέμβριο τα κομμάτια του παζλ πραγματικά αρχίζουν να ενώνονται, για να δημιουργήσουν μια εικόνα για το τι συμβαίνει εκεί "εξηγεί ο Grant.
Εικόνα: Nicolle R. Fuller / NSF / IceCube
Τα στοιχεία αποκαλύπτουν επίσης ότι οι ραδιοεκπομπές από το TXS 0506 + 056 αυξήθηκαν σταδιακά στους 18 μήνες που οδήγησαν στην ανίχνευση του νετρίνου τον Σεπτέμβριο. Ο Greg Sivakoff, αναπληρωτής καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Αλμπέρτα, ο οποίος βοήθησε στην ανάλυση των δεδομένων, λέει ότι μια πιθανότητα είναι ότι η μαύρη τρύπα άρχισε να καταναλώνει την περιβάλλουσα ενέργεια πολύ πιο γρήγορα κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, προκαλώντας την επιταχυνόμενη εκτόξευση του πίδακα σωματιδίων. Λέει, "Αν οι πίδακες αυτοί είναι πάρα πολύ γρήγοροι σε ταχύ χρονικό διάστημα, μπορεί να συγκρούονται με ενα μέρος από την ύλη τους, δημιουργώντας αυτό που οι αστρονόμοι αποκαλούν "shock " (κλονισμό). Οι κλονισμοί αυτοί τα "Shocks", χρησιμοποιούνται από καιρό στην αστρονομία για να εξηγήσουν πώς τα σωματίδια επιταχύνονται σε υψηλές ενέργειες. Δεν είμαστε σίγουροι ακόμα ότι αυτή είναι η απάντηση , αλλά αυτό μπορεί να είναι μέρος της θεωρίας. "
Οι επιστήμονες συνεχίζουν να παρακολουθούν το Μπλέιζαρ TXS 0506 + 056, ελπίζοντας να μάθουν περισσότερα για αυτό το κολοσσιαίο γεγονός. Μια ομάδα διεξήγαγε λεπτομερή ανάλυση για να καθορίσει πόσο μακριά από εμάς είναι το "τέρας" αυτό του Σύμπαντος, μένοντας έκπληκτη όταν ανακάλυψε ότι εκτός του ότι είναι τεράστιο, βρίσκεται τέσσερα δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Ενώ το TXS 0506 + 056 θεωρούνταν πάντα ένα φωτεινό αντικείμενο στον ουρανό, η φωτεινότητα αυτή σε μια τέτοια απόσταση το καθιστά ένα από τα φωτεινότερα αντικείμενα του Σύμπαντος. Χωρίς αμφιβολία οι μελλοντικές μελέτες αυτού του ισχυρού Μπλέιζαρ θα δώσουν πολύτιμες πληροφορίες για τα ενεργητικά συμβάντα που λαμβάνουν χώρα στο Σύμπαν.
Ο Learned λέει: "Ανοίγουμε μια καινούρια πόρτα, και θα ήθελα πολύ να πω τι θα ανακαλύψουμε περαιτέρω. Αλλά εγγυώμαι ότι η "εκκίνηση" αυτού του νέου μέσου παρατήρησης του Σύμπαντος θα φέρει εκπλήξεις και νέες ιδέες. Σε μια ακραία αναλογία είναι σαν να ρωτούμε τον Γαλιλαίο τι θα αποκαλύψει το νέο του αστρονομικό τηλεσκόπιο."
--------------------*--------------------
Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις
ομάδες μας στο Facebook:
Πηγές υπάρχουν επίσης
και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)
Απόδοση στα Ελληνικά
: Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο,
απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com η αφήστε
μήνυμα inbox στη Σελίδα:
Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια
δική σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα
αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την
σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη
διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς
δωρεάν.
Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη
στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς
την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με
την πηγή του άρθρου.
Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν
υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του
άρθρου.
Για την ομάδα : @Aratosastronomy