Galaksimizin bir nötrino portresi, Samanyolu’nun içinden gelen yüksek enerjili parçacıkları ortaya çıkarıyor

Samanyolu galaksimiz, ufuktan ufka uzanan puslu bir yıldız grubu olarak çıplak gözle görülebilen, gece gökyüzünün hayranlık uyandıran bir özelliğidir.

İlk kez, Antarktika’daki IceCube Nötrino Gözlemevi, nötrinoları (küçük, hayalet benzeri astronomik haberciler) kullanarak Samanyolu’nun bir görüntüsünü üretti.

Dergide 29 Haziran’da yayınlanan araştırmada Bilim350’den fazla bilim insanından oluşan uluslararası bir grup olan IceCube İşbirliği, Samanyolu’ndan gelen yüksek enerjili nötrino emisyonunun kanıtlarını sunuyor.

Bu parçacıkların galaksimizde tam olarak nereden geldiğini henüz çözemedik. Ancak bugünün sonucu, bizi galaksinin en sıra dışı ortamlarından bazılarını bulmaya daha da yaklaştırıyor.

nötrino astronomisi

Nötrinolar, başka hiçbir radyasyonun veya parçacığın kaçamayacağı yerlerden doğrudan hareket edebildikleri için kozmosun eşsiz bir görüntüsünü sunarlar. Bu, onları astronomlar için çok ilginç kılıyor, çünkü nötrinolar, kozmik ışınlar adı verilen başka bir parçacık türü yaratan aşırı kozmik ortamlara açılan bir pencere sunuyor.

Kozmik ışınlar, evrenimize nüfuz eden yüksek enerjili parçacıklardır, ancak kökenlerini saptamak zordur. Kozmik ışınlar elektrik yüklüdür, yani uzaydaki yolları manyetik alanlar tarafından karıştırılır ve Dünya’ya varıldığında nereden geldiğini söylemenin bir yolu yoktur.

Bununla birlikte, kozmik ışınları olağanüstü enerjilere hızlandıran ortamlar aynı zamanda nötrino üretir ve nötrinoların elektrik yükü yoktur, bu nedenle güzel düz çizgiler halinde hareket ederler. Dolayısıyla, Dünya’ya gelen nötrinoların yolunu tespit edebilirsek, bu, nötrinoların yaratıldığı yere geri dönecektir.

Ancak bu nötrinoları tespit etmek o kadar kolay değil.

nötrinolar nasıl avlanır

IceCube Nötrino Gözlemevi, Güney Kutbu’ndan çok uzak değil. Galaksimizden ve ötesinden gelen yüksek enerjili nötrinoların işaretlerini aramak için bir kilometreküp bozulmamış Antarktika buzunun her yerine dizilmiş 5.000’den fazla ışık sensörü kullanır.

Çok sayıda nötrino her zaman Dünya’da akıyor, ancak bunların yalnızca küçük bir kısmı geçerken herhangi bir şeye çarpıyor.

Her nötrino etkileşimi, küçük bir ışık parlaması yapar ve bu küçük parlamalar, IceCube sensörlerinin aradığı şeydir. Nötrinonun yönü ve enerjisi, algılanan ışığın miktarı ve düzeninden belirlenebilir.

IceCube daha önce Samanyolu dışından gelen yüksek enerjili nötrinoları tespit etmişti. Ancak, galaksimizin içinden gelen düşük enerjili nötrinoları izole etmek daha zor olmuştur.

Bunun nedeni, IceCube’ün tespit ettiği bazı flaşların Dünya’nın atmosferine çarpan, nötrinoları ve müon adı verilen diğer parçacıkları yaratan kozmik ışınlara kadar izlenebilmesidir. Bu parlamaları filtrelemek için IceCube araştırmacıları, atmosferde yaratılan parçacıkları ve buzda oluşturdukları ışık modellerinin şekline göre daha uzaklardan gelenleri ayırt etmenin yollarını geliştirdiler.

İstenmeyen algılamaları filtrelemek, IceCube’u astrofiziksel nötrinolara karşı daha duyarlı hale getirdi. Samanyolu’nun bir nötrino görüntüsünün oluşturulmasına izin veren son buluş, nötrinoların ürettiği ışık basamaklarının tanımlanmasının yanı sıra nötrinoların yönünün ve enerjisinin belirlenmesini geliştiren makine öğrenimi yöntemlerinden geldi.

Kozmik ışınlara yaklaşıyoruz

Galaksimizdeki yeni nötrino merceği, galaktik kozmik ışınların en güçlü hızlandırıcılarının nerede bulunduğunu ortaya çıkarmaya yardımcı olacak. Bu parçacıkların ne kadar enerjik hale gelebileceğini ve bu yüksek enerjili galaktik motorların iç işleyişini öğrenmeyi umuyoruz.

Ancak, Samanyolu içindeki bu hızlandırıcıları henüz tam olarak saptayamadık. Yeni IceCube analizi, nötrinoların galaksinin geniş bölgelerinden geldiğine dair kanıt buldu, ancak tek tek kaynakları ayırt edemedi.

Yeni Zelanda’daki Canterbury Üniversitesi ve Avustralya’daki Adelaide Üniversitesi’ndeki ekibimizin bir sonraki adımı gerçekleştirmek için bir planı var.

Nötrino aramalarımızı hedefleyebilmek için olası parçacık hızlandırıcılarına yakın nötrino sinyalini tahmin edecek modeller yapıyoruz.

Lisans öğrencisi Rhia Hewett ve Ph.D. öğrenci Ryan Burley hızlandırıcı aday çiftlerini ve moleküler toz bulutlarını inceliyor. Nötrinolar hızlandırıcılardan hareket ettikten sonra bulutlarda etkileşime giren kozmik ışınların ürettiği nötrino akışını tahmin etmeyi planlıyorlar.

Sonuçlarını, nötrino emisyonlarının kaynakları için IceCube verilerinin odaklanmış bir şekilde aranmasını sağlamak için kullanacaklar. Bunun, Samanyolu’ndaki en enerjik süreçlerin sırlarını açığa çıkarmak için IceCube kullanmanın anahtarını sağlayacağına inanıyoruz.

Bu makale şu adresten yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.