גילוי מקור קוסמי הוא ניצחון של 'אסטרונומיה מרובת שליחים'

נייטרינוים מפוצצים בבלזר

בלזר מאיץ פרוטונים (הצהוב p) לרמות האנרגיה של קרניים קוסמיות, ויוזם מפל קוונטי מורכב שמשחרר גם קרני גמא (מגנטה) ונייטרינו (כחול), העוקבים אחר נתיבים ישרים בחלל. הזיהוי המשולב של שני החלקיקים הללו איפשר לאסטרונומים לזהות את הזר כמקור לקרניים קוסמיות. (אשראי תמונה: IceCube/NASA)



קרניים קוסמיות נוסעות לכדור הארץ במהירויות יחסיות מהחלל העמוק, אך מקורן תמיה אסטרונומים במשך למעלה ממאה שנה. אתמול (12 ביולי) הודיע ​​צוות מדענים בינלאומי שיש לו עקב אחר חלקיק קשור בחזרה למקורו , החושף לראשונה מקור אחד לקרניים קוסמיות.



הגילוי הוא ניצחון של אסטרונומיה מרובת שליחים , שבו מדענים משתמשים במספר סוגים של אותות-במקרה זה, גלים אלקטרומגנטיים וחלקיקים דמויי רפאים המכונים נייטרינו-כדי לחקור שאלות קוסמולוגיות שאי אפשר לענות עליהן בדרך המיושנת (הודעה אחת).

עידן השליח-אסטרונומיה עלה באוקטובר 2017, כאשר חוקרים הודיעו שהם צפו בגלי כבידה ואור שנפלט על ידי זוג כוכבי נויטרון מתמזגים . והמגמה ממשיכה עם הגילוי החדש. [ התחקות אחר ניוטרינו למקורו: הגילוי בתמונות ]



'היום, אנחנו ממש נרגשים לדווח על כך שעכשיו אנחנו יודעים משהו על מאיצים קוסמיים באיתור משותף של נייטרינו וקרני גמא', אמרה רג'ינה קפוטו, העובדת על טלסקופ החלל פרמי גמא של נאס'א, במהלך מסיבת עיתונאים. אתמול.

אסטרונומים חיפשו מזמן את היכולת לסנתז סוגים מרובים של אותות. במסיבת העיתונאים, נזכר האסטרופיזיקאי ראזמיק מירזויאן, ממכון מקס פלאנק לפיזיקה במינכן שבגרמניה, בדיונים עם עמיתיו לפני עשרות שנים.

'הם אמרו, 'מתישהו בעתיד, אולי יהיה אפשר למדוד מקורות לא רק על פני הספקטרום האלקטרומגנטי, אלא גם ... בעזרת מכשירים קרקעיים [שמגלים] נייטרינו', אמר מירזויאן. 'ואני מאוד שמח, כי היום זה הופך למציאות'.

תעלומה קוסמית



כבר בשנות ה -80 של המאה ה -19 הבחין הפיזיקאי הצרפתי צ'ארלס-אוגוסטין דה קולומב שחלקיקים טעונים מנטרלים את המטען החשמלי של חלק מניסוייו. בשנת 1912, המדען האוסטרי ויקטור הס הוכיח לראשונה שחלקיקים אלה מגיעים מהחלל. הוא השתמש בכדור פורח כדי לקחת גלאי גבוה בשמיים, שם הוא עד מהרה צפה כמעט פי שלושה בקרינה מייננת מאשר בגובה הקרקע. זה הצביע על כך שהחלקיקים המסתוריים מגיעים מלמעלה.

כעת אנו יודעים זאת קרניים קוסמיות מורכבים מחלקיקים תת -אטומיים שונים: אלקטרונים טעונים שלילית ופרוטונים טעונים חיוביים וגרעינים אטומיים. לכמה קרניים קוסמיות יש אנרגיות שעולות בהרבה על מה שאנחנו יכולים להשיג אפילו במאיצי החלקיקים הגדולים ביותר שלנו. מעט מאוד תופעות ביקום יכולות להאיץ חלקיקים למהירויות אלה, מה שפשוט מוסיף לתעלומת התופעה.

חמיליוני קרניים קוסמיות מפציצות את כדור הארץ מהחלל בכל שנייה. אבל כמעט בלתי אפשרי להתחקות אחר נתיבי שברי האטום האלה למקורותיהם. רובם מתנפצים לאטומים באטמוספירה העליונה, ויוצרים מפל של חלקיקים משניים שיורדים לגשם אל פני השטח מכיוונים שונים. יתרה מכך, רוב הקרניים הקוסמיות נושאות מטען חשמלי, כלומר דרכן משתנה בכל פעם שהם נתקלים בשדה מגנטי. והחלל גדוש בשדות מגנטיים, החל מהמגנטוספירה החלשה יחסית של כוכב הלכת שלנו ועד מערבולות מגנטיות עוצמתיות הנוצרות על ידי מגנטים.



האתגר להתחקות אחר קרניים קוסמיות הוא בדיוק סוג הנושא שאסטרונומיה מרובת שליחים יכולה להתמודד איתו בצורה הפורה ביותר. על ידי הכרה בגבולות זיהוי הקרניים הקוסמיות, אסטרונומים יכולים להעביר את האנרגיה שלהם לעבר מקור מידע אחר.

אסטרונומיה מרובת שליחים כוללת סינתזת מידע ממקורות רבים. אסטרונומים יכולים כרגע לאסוף נתונים מארבעת השליחים הללו. כאן, קרני גמא עומדות בכל הספקטרום האלקטרומגנטי, המקיף גלי רדיו, דרך אור אופטי, לקרני גמא.

אסטרונומיה מרובת שליחים כוללת סינתזת מידע ממקורות רבים. אסטרונומים יכולים כרגע לאסוף נתונים מארבעת השליחים הללו. כאן, קרני גמא עומדות בכל הספקטרום האלקטרומגנטי, המקיף גלי רדיו, דרך אור אופטי, לקרני גמא.(אשראי תמונה: שיתוף פעולה IceCube)

נייטרינים: שליחים שותקים

נייטרינו גם יורדים על כדור הארץ במספרים מדהימים בכל שנייה. עם זאת, חלקיקים מוזרים אלה, שאין להם מטען חשמלי והם כמעט חסרי מסה, יכולים לעבור דרך גלקסיות שלמות ללא כל אינטראקציה. כאשר מדענים מזהים ניטרינו, דרכו מובילה חזרה למוצאה.

זה הוכיח שהוא ברכה לאסטרונומים, כיוון שתהליכים המאיצים פרוטונים לרמות האנרגיה הנראים בקרניים קוסמיות ידועים כמייצרים נייטרינו בעל אנרגיה גבוהה. זהו בדיוק סוג הנייטרינו שמצפה הכוכבים הניוטרינו של IceCube, הממוקם בתחנת הקוטב הדרומי של אמונדסן-סקוט, שהתגלה ב- 22 בספטמבר 2017.

בתוך דקות מרגע זיהוי החלקיק, IceCube התריע באופן אוטומטי על מצפה כוכבים אחרים, אשר מיקדו את תצפיותיהם לאזור שממנו הגיע הניטרינו, על פי הצהרה של Deutsches Elektronen-Synchrotron , מרכז מחקר מאיץ חלקיקים בהמבורג, גרמניה.

מפל הפעילות משקף את המאמצים שנעשו בעקבות גילוי גל הכבידה בשנה שעברה. התראה מהירה שנשלחה מסוג אחד של מצפה כוכבים-במקרה זה גלאי גל כבידה-אפשרה לאחרים לעקוב אחר התצפית על פני מגוון רחב של אותות שונים. האירועים הובילו לתצפית הראשונה של מספר רב שליחים בכוכבי נויטרונים מתמזגים, שסיפקה מידע רב על אובייקטים שמימיים צפופים אלה. [האם התנגשות כוכבי ניוטרון יצרה חור שחור? ]

בתגלית האחרונה, אותות אלקטרומגנטיים מקרני גמא לגלי רדיו גילו כי הניטרינו הגיע מחור שחור סופר-מסיבי מסתובב במרכז גלקסיה במרחק של כ -4 מיליארד שנות אור. זה פשוט קורה שאחד הסילונים של חלקיקים בעלי אנרגיה גבוהה היורים הרחק מהחור השחור מצביע ישירות לעבר כדור הארץ. אסטרונומים מכנים אובייקטים אלה בלייזרים , ולמרות שהן לא התופעות החזקות ביותר ביקום, אין ספק שיש להן אנרגיה להאיץ פרוטון למהירויות הנראות בקרניים קוסמיות.

'מעניין שהייתה קונצנזוס כללי בקהילת האסטרופיזיקה כי סביר להניח שבלייזרים אינם מקורות לקרנים קוסמיות, והנה אנו כאן', מדען ראשי IceCube, פרנסיס הלזן, פרופסור לפיסיקה באוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון, אמר בהצהרה . 'כעת, זיהינו לפחות מקור אחד המייצר קרניים קוסמיות באנרגיה גבוהה מכיוון שהוא מייצר נייטרינו קוסמי.'

שילוב מידע משליחים שונים מבטיח לספק למדענים תובנות עוד יותר בעתיד.

'עדיין לא זיהינו נייטרינו בקשר לאירועי גל כבידה,' אמרה אולגה בוטנר, אסטרופיזיקאית ודוברת לשעבר של ניסוי IceCube, במהלך מסיבת העיתונאים אתמול. 'אבל אנו מאמינים שזוהי תגלית שמחכה לנו מעבר לפינה.'

עקוב אחר הריסון טסוף @harrisontasoff . עקוב אחרינו @Spacedotcom , פייסבוק ו Google+ . מאמר מקורי בנושא demokratija.eu .