南極の氷に埋もれた巨大な天文台は、科学者がその痕跡を追跡するのに役立ちました とらえどころのない粒子はニュートリノと呼ばれます 近くの銀河の中心にある起源に戻り、視界から隠された超大質量ブラック ホールを研究する新しい方法を提供します。
によると 木曜日に新しい研究が発表されました 科学では、ニュートリノは、地球から約 4,700 万光年離れたメシエ 77 として知られる渦巻き状の銀河の中心から地球に向かって加速しています。 そこでは、密度の高い物質と放射線の領域が、太陽の数百万倍の質量を持つブラック ホールを取り囲んでいます。
メシエ 77 の天体の核は、光学光に依存する望遠鏡などの一般的な方法を使用して地球から見たときに、ブラック ホールを周回する塵とガスがその物体を覆い隠すような方法で配置されています。
ジョージア工科大学の物理学教授であるイグナシオ・タボアダ氏は、「私たちは銀河を少し横から見ています。横から見ているため、ブラックホールはその近くを周回する物質の後ろに隠れています. 調査を行った国際協力のスポークスパーソン。
しかし、ニュートリノ – 宇宙で最も豊富でエネルギーの高い粒子 –このガスや粉塵は影響を受けずに通過します それらは、磁場、物質、重力などとほとんど相互作用しないためです。 このファントムの側面は、過充電されたガスや物質がどのように近くに加速するかなど、以前は隠されていたブラックホールの周りで発生しているプロセスを調査するための前例のない方法を科学者に提供します。
「ニュートリノは、宇宙を見る別の方法です。宇宙を新しい方法で見るたびに、古い方法では学べなかった何かを学ぶことができます」とタブーダ博士は言いました。
南極のアイスキューブ ニュートリノ天文台でデータを収集する 5,000 を超えるセンサーの 1 つ。
写真：
マーク・クラスバーグ、IceCube/NSF
ニュートリノは情報を保存する この研究に関わったミシガン州立大学のポスドク研究員ハンス・ニーダーハウゼンによると、それらはエネルギーを含めてその源で形成されたときに刷り込まれている. これと同じエネルギーがニュートリノによって地球にもたらされます。
一部のニュートリノがどこから来るかがわかったので、研究者はニュートリノを研究して、これらの粒子を作成および加速するメシエ 77 内の相互作用がどこで発生するか、およびブラック ホール自体の動作と性質をよりよく理解するために、ニーダーハウゼン博士は述べています。
彼らはまた、メシエ77に似た活発な超大質量ブラックホールを持つ銀河からの他のニュートリノを探すために宇宙をくまなく調べることを計画しています.
この研究で使用されたニュートリノ検出望遠鏡は、 アイス キューブ ニュートリノ観測所米国のアムンゼン・スコット南極点基地周辺の 10 億トンの氷に埋もれています。 ニュートリノが地球を通過する際、氷の中の原子と衝突することがあります。 天文台は、これらのまれな衝突の副産物であるバスケットボール サイズのセンサーを 5,000 個以上検出し、そのデータを地表のコンピューターに送信します。
国立科学財団が主に資金提供した 2 億 7,900 万ドルの観測所は 2011 年に完成し、年間約 100,000 個のニュートリノを検出しています。 これらのニュートリノのほとんどすべては、大気中のプロセスによって生成されますが、毎年検出される数百程度のニュートリノは、天体物理学ニュートリノとして知られる太陽系の外から発生します。
南極の氷の下にあるセンサーからデータを収集するコンピューターを収容する研究所。
写真：
Moreno Parisevich、IceCube / NSF
なぜなら ニュートリノは物質を貫通する そして、それらは影響を受けずに通過し、作成された地点からエラーなく直線で移動します。 そのため、氷を通過する物理的ニュートリノの伝達方向をプロットすることで、研究者は宇宙を通過して発生源までの経路を再構築できます。
50 を超える機関の約 400 人の科学者が国際的な IceCube 協力を構成し、データを分析しました 観測所で収集 2011年から2020年にかけて、メシエ77に由来する79個のニュートリノを特定。
インペリアル・カレッジ・ロンドンの物理学教授で、今回の研究には関与していない内田好博士は、IceCube による天体物理学上のニュートリノ源である個々の天体の発見は「非常に驚くべきものである」と語った。 「10年間稼働した後、ニュートリノの観測を別の情報源に変えます。」
タポアダ博士は、IceCube がこの銀河からさらに多くのニュートリノを放出し続けると信じていると述べました。 ウィスコンシン大学マディソン校の物理学者であり、IceCube の主任研究員である Frances Halzen 氏によると、これらの将来の発見は、メシエ 77 の超大質量ブラック ホールに関する追加の詳細を分析するのに役立つだけでなく、「天文学における最も古い疑問」に答えるのにも役立つ可能性があります。
科学者たちは、宇宙線 (光に近い速度で移動し、地球の大気に衝突すると電磁放射と亜原子粒子の弾幕を生成する高エネルギーの陽子と原子核の流れ) の存在について 1 世紀以上前から知っていました。 しかし、これらの光線の起源と、それらを加速して私たちの方向に送るメカニズムは何かは、とらえどころのないままです.
ニーダーハウゼン博士は宇宙線について、「宇宙の何かが彼らを非常に速く走らせる大きな後押しをした」と語った。
ニュートリノは、超大質量ブラック ホールのような高エネルギー天体を取り巻く物質や放射線との宇宙線の相互作用の副産物です。 Halzen 氏と Taboada 氏は、幽霊のような粒子をその起源まで追跡することが、宇宙線の起源を解明するのに役立つ可能性があると述べています。
[email protected] で Aylin Woodward に手紙を書いてください。
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