Изображение предоставлено UW-Madison.
Новый телескоп, установленный во льду Антарктиды, завершил первую карту высокоэнергетического нейтринного неба. Он на самом деле смотрит вниз, сквозь всю Землю, чтобы увидеть северное небо на предмет нейтрино, которые движутся с большой скоростью и беспрепятственно проходят через все вещества. AMANDA II обнаружила нейтрино со 100-кратной энергией любого, произведенного в лабораторных экспериментах на Земле.
Новый телескоп, который использует ледяной щит Антарктики в качестве своего окна в космос, создал первую карту высокоэнергетического нейтринного неба.
Карта, обнародованная сегодня для астрономов здесь (15 июля) на заседании Международного астрономического союза, дает астрономам первый дразнящий проблеск нейтрино очень высокой энергии, призрачных частиц, которые, как полагают, происходят от некоторых из самых жестоких событий в мире. Вселенная - разрушающиеся черные дыры, гамма-всплески и яростные ядра далеких галактик.
«Это первые данные о нейтринном телескопе с реалистичным потенциалом обнаружения», - говорит Фрэнсис Халзен, профессор физики из Университета Висконсин-Мэдисон, карты, составленной с использованием единственного в своем роде телескопа AMANDA II, созданного при поддержке из Национального научного фонда (NSF) и состоит из массивов светосборных детекторов, похороненных во льду в 1,5 километрах под Южным полюсом. «На сегодняшний день это самый чувствительный способ взглянуть на высокоэнергетическое нейтринное небо», - говорит он.
Способность обнаруживать высокоэнергетические нейтрино и прослеживать их до их исходных точек остается одним из наиболее важных задач современной астрофизики.
Поскольку космические нейтрино невидимы, незаряжены и почти не имеют массы, их практически невозможно обнаружить. В отличие от фотонов, частиц, составляющих видимый свет, и других видов излучения, нейтрино могут беспрепятственно проходить через планеты, звезды, огромные магнитные поля межзвездного пространства и даже целые галактики. Это качество, которое делает их очень сложными для обнаружения, также является их величайшим преимуществом, потому что информация, которую они хранят о космологически отдаленных и других ненаблюдаемых событиях, остается неизменной.
Халзен подчеркивает, что карта, подготовленная AMANDA II, является предварительной и представляет данные, собранные ледяным телескопом за один год. Используя еще два года данных, уже собранных с помощью AMANDA II, Халзен и его коллеги затем определят структуру карты неба и отсортируют потенциальные сигналы от статистических колебаний на настоящей карте, чтобы подтвердить или опровергнуть их.
По словам Хальзена, значимость карты в том, что она доказывает, что детектор работает. «Он определяет производительность технологии, - говорит он, - и показывает, что мы достигли той же чувствительности, что и телескопы, используемые для обнаружения гамма-лучей в той же области высоких энергий» электромагнитного спектра. Примерно равные сигналы ожидаются от объектов, которые ускоряют космические лучи, происхождение которых остается неизвестным спустя почти столетие после их открытия.
Погруженный вглубь Антарктического льда, телескоп AMANDA II (Антарктический мюон и нейтринная детекторная матрица) спроектирован так, чтобы смотреть не вверх, а вниз, через Землю к небу в Северном полушарии. Телескоп состоит из 677 стеклянных оптических модулей, каждый размером с шар для боулинга, расположенных на 19 кабелях, установленных глубоко подо льдом с помощью сверл для горячей воды под высоким давлением. Массив превращает ледяной цилиндр высотой 500 метров и диаметром 120 метров в детектор частиц.
Стеклянные модули работают как лампочки наоборот. Они обнаруживают и улавливают слабые и мимолетные полосы света, возникающие, когда нейтрино врезаются в атомы льда внутри или около детектора. Субатомные крушения создают мюоны, еще один вид субатомных частиц, которые, удобно, оставляют эфемерный след синего света в глубоком антарктическом льду. Полоса света соответствует пути нейтрино и указывает на его исходную точку.
Поскольку она дает первое представление о высокоэнергетическом небе нейтрино, карта будет представлять большой интерес для астрономов, потому что, по словам Халзена, «мы до сих пор не знаем, как космические лучи ускоряются или откуда они берутся».
Тот факт, что AMANDA II теперь идентифицировала нейтрино, в сто раз превышающую энергию частиц, производимых самыми мощными ускорителями, связанными с землей, повышает вероятность того, что некоторые из них могут быть запущены в длительных путешествиях некоторыми из наиболее энергичных событий. в космосе. Возможность регулярного обнаружения высокоэнергетических нейтрино предоставит астрономам не только линзу для изучения таких странных явлений, как сталкивающиеся черные дыры, но и возможность получить прямой доступ к неотредактированной информации о событиях, которые произошли за сотни миллионов или миллиарды световых лет. прочь и эоны назад.
«Эта карта может содержать первые свидетельства космического ускорителя», - говорит Халзен. «Но мы еще не там».
Охота на источники космических нейтрино будет усиливаться по мере того, как телескоп AMANDA II будет увеличиваться в размерах с добавлением новых цепочек детекторов. Планы требуют, чтобы телескоп вырос до кубического километра инструментального льда. Новый телескоп, который будет называться IceCube, сделает очистку небес от космических источников нейтрино очень эффективной.
«Мы будем чувствительны к самым пессимистическим теоретическим прогнозам», - говорит Халзен. «Помните, мы ищем источники, и даже если мы обнаружим что-то сейчас, наша чувствительность такова, что мы увидим в лучшем случае порядка 10 нейтрино в год. Этого недостаточно.
Первоначальный источник: пресс-релиз WISC
