Кредит зображення: UW-Madison
Новий телескоп, поміщений у лід Антарктиди, доповнив першу карту нейтрино неба високої енергії. Він насправді дивиться вниз, через всю Землю, щоб побачити північне небо для нейтрино, які рухаються з великою швидкістю і безперешкодно проходять майже всю матерію. AMANDA II виявила нейтрино зі 100-кратною енергією будь-якого виробленого в лабораторних експериментах на Землі.
Новий телескоп, який використовує льодовиковий покрив Антарктики як своє вікно в космос, створив першу карту високоенергетичного нейтринного неба.
Карта, оприлюднена сьогодні для астрономів сьогодні (15 липня) на засіданні Міжнародного астрономічного союзу, надає астрономам їх перший вражаючий погляд на дуже високоенергетичні нейтрино, примарні частинки, які, як вважають, походять від деяких найжорстокіших подій у Всесвіт - руйнуючі чорні діри, сплески гамма-променів та бурхливі ядра далеких галактик.
"Це перші дані з нейтринним телескопом з реалістичним потенціалом відкриття", - говорить Френсіс Хальцен, професор фізики з університету Вісконсіна-Медісон, на карті, складеній за допомогою AMANDA II, унікального телескопа, побудованого з підтримкою від Національного наукового фонду (NSF) і складається з масивів детекторів збору світла, похованих у лід за 1,5 кілометри під Південним полюсом. "На сьогоднішній день це найбільш чутливий спосіб, коли можна дивитись на високоенергетичне нейтринне небо", - говорить він.
Здатність виявляти високоенергетичні нейтрино і відстежувати їх до їхніх точок походження залишається одним з найважливіших завдань сучасної астрофізики.
Оскільки космічні нейтрино невидимі, незаряджені і майже не мають маси, їх поруч неможливо виявити. На відміну від фотонів, частинки, що утворюють видиме світло, та інші види випромінювання, нейтрино можуть безперешкодно проходити через планети, зірки, величезні магнітні поля міжзоряного простору і навіть цілі галактики. Ця якість - яка робить їх дуже важко виявити - також є їх найбільшим надбанням, оскільки інформація, яку вони містять про космологічно віддалені та інакше непомітні події, залишається незмінною.
Карта, випущена AMANDA II, є попередньою, наголошує Хальцен, і являє собою лише один рік даних, зібраних телескопом з обледенінням. Використовуючи ще два роки даних, вже зібраних за допомогою AMANDA II, Хальцен та його колеги далі визначать структуру карти неба і сортують потенційні сигнали від статистичних коливань на цій карті для підтвердження чи спростування їх.
Значення карти, за словами Хальцена, полягає в тому, що вона доводить, що детектор працює. «Це встановлює продуктивність технології, - каже він, - і це показує, що ми досягли такої ж чутливості, як і телескопи, що використовуються для виявлення гамма-променів у тому ж високоенергетичному регіоні» електромагнітного спектру. Приблизно рівні сигнали очікуються від об'єктів, що прискорюють космічні промені, походження яких залишається невідомим майже століття після їх відкриття.
Занурений глибоко в лід Антарктики, телескоп AMANDA II (антарктичний муон і детектор нейтрино) призначений виглядати не вгору, а вниз, через Землю до неба в Північній півкулі. Телескоп складається з 677 скляних оптичних модулів, кожен розміром з кулю для боулінгу, розміщених на 19 кабелях, встановлених глибоко в льоду за допомогою гарячих водойм-свердел високого тиску. Масив перетворює циліндр з льодом висотою 500 метрів і діаметром 120 метрів у детектор частинок.
Скляні модулі працюють як лампочки ззаду. Вони виявляють і фіксують слабкі і швидкоплинні смуги світла, що створюються, коли іноді нейтрино врізається в атоми льоду всередині або поблизу детектора. Субатомні уламки створюють мюони, ще один вид субатомних частинок, що зручно залишає ефемерний промінь блакитного світла в глибокому льоду Антарктики. Світлова смуга відповідає шляху нейтрино і вказує на точку початку.
Оскільки вона дає перший погляд на високоенергетичне нейтринне небо, карта буде надзвичайно цікавою для астрономів, оскільки, каже Хальцен, "ми все ще не маємо поняття, як прискорюються космічні промені або звідки вони беруться".
Той факт, що AMANDA II виявила нейтрино в сто разів більше енергії частинок, що утворюються найпотужнішими прискорювачами земного удару, викликає ймовірність того, що деякі з них можуть бути розпочаті у своїх далеких подорожах деякими найвищою енергійною подією в космосі. Можливість рутинного виявлення високоенергетичних нейтрино забезпечить астрономів не лише лінзою для вивчення таких химерних явищ, як зіткнення чорних дір, але й засобом отримати прямий доступ до неоновлюваної інформації від подій, що відбулися сотні мільйонів чи мільярдів світлових років далеко і еони тому.
"Ця карта може містити перші свідчення про космічний прискорювач", - говорить Халцен. "Але нас там ще немає".
Полювання на джерела космічних нейтрино отримає поштовх, оскільки телескоп AMANDA II збільшується в міру збільшення нових рядків детекторів. Плани закликають телескоп вирости до кубічного кілометра інструментального льоду. Новий телескоп, відомий як IceCube, зробить очищення неба для джерел космічних нейтрино високоефективним.
"Ми будемо чутливі до найбільш песимістичних теоретичних прогнозів", - говорить Халцен. “Пам’ятайте, ми шукаємо джерела, і навіть якщо зараз щось виявити, наша чутливість така, що ми побачили б у кращому випадку порядку 10 нейтрино на рік. Це недостатньо добре. "
Оригінальне джерело: WISC News Release
