Kreditna slika: UW-Madison
Novi teleskop smješten na ledu Antarktike dovršio je prvu mapu visokoenergetskog neutrinskog neba. Zapravo gleda dolje, kroz cijelu Zemlju, da vidi sjeverno nebo za neutrine, koji se kreću velikom brzinom i prolaze kroz gotovo svu materiju neometano. AMANDA II otkrila je neutrine sa 100 puta više energije od bilo koje proizvedene u laboratorijskim eksperimentima na Zemlji.
Novi teleskop koji koristi ledenu plohu Antarktika kao svoj prozor u svemir stvorio je prvu kartu visokoenergetskog neutrinog neba.
Karta, otkrivena astronomima danas (15. srpnja) na sastanku Međunarodne astronomske unije, pruža astronomima svoj prvi mukotrpan pogled na vrlo visokoenergetske neutrine, sablasne čestice za koje se vjeruje da potječu od nekih najnasilnijih događaja u svemir - rušenje crnih rupa, praska gama zraka i nasilnih jezgara udaljenih galaksija.
"Ovo je prvi podatak s neutrinskim teleskopom s realnim otkrivenim potencijalom", kaže Francis Halzen, profesor fizike na Sveučilištu Wisconsin-Madison, na karti sastavljenoj pomoću AMANDA II, jedinstvenog teleskopa izgrađenog s podrškom od Nacionalne zaklade za znanost (NSF) i sastavljena od niza detektora za skupljanje svjetlosti ukopanih u ledu 1,5 kilometara ispod Južnog pola. "Do danas je to najosjetljiviji način gledanja u visokoenergetsko neutrinsko nebo," kaže on.
Sposobnost otkrivanja visokoenergetskih neutrina i njihovo praćenje do mjesta nastanka ostaje jedno od najvažnijih zadaća moderne astrofizike.
Budući da su kozmički neutrini nevidljivi, neispražnjeni i gotovo da nemaju masu, njih je nemoguće otkriti. Za razliku od fotona, čestice koje čine vidljivu svjetlost i druge vrste zračenja, neutrini mogu neometano prolaziti kroz planete, zvijezde, ogromna magnetska polja međuzviježđa i čak čitave galaksije. Ta kvaliteta - koja ih čini vrlo teškim za otkrivanje - je ujedno i njihovo najveće bogatstvo jer informacije koje posjeduju o kosmološki udaljenim i inače neprimjećenim događajima ostaju netaknute.
Karta koju je izradio AMANDA II preliminarna je, naglašava Halzen, a predstavlja samo godinu dana podataka prikupljenih ledenim teleskopom. Koristeći još dvije godine podataka već prikupljenih pomoću AMANDA II, Halzen i njegovi kolege definirat će strukturu karte neba i razvrstati potencijalne signale iz statističkih fluktuacija na ovoj karti kako bi ih potvrdili ili opovrgnuli.
Prema Halzenu, značaj karte je u tome što on dokazuje kako detektor djeluje. "To uspostavlja performanse tehnologije", kaže on, "i pokazuje da smo dostigli istu osjetljivost kao teleskopi koji se koriste za otkrivanje gama zraka u istoj visokoenergetskoj regiji" elektromagnetskog spektra. Otprilike jednaki signali očekuju se od objekata koji ubrzavaju kozmičke zrake, čije porijeklo ostaje nepoznato gotovo stoljeće nakon njihovog otkrića.
Potopljen duboko u led na Antarktiku, teleskop AMANDA II (Antarktički muon i detektor Neutrino detektor) dizajniran je tako da gleda ne gore, već dolje, kroz Zemlju do neba na sjevernoj hemisferi. Teleskop se sastoji od 677 staklenih optičkih modula, svaki veličine kugle za kuglanje, raspoređenih na 19 kabela postavljenih duboko u led uz pomoć visokotlačnih bušilica za toplu vodu. Niz pretvara cilindar leda visine 500 metara i promjera 120 metara u detektor čestica.
Stakleni moduli djeluju poput žarulja unazad. Otkrivaju i bilježe slabe i prolazne pruge svjetlosti koje se stvaraju kad se ponekad neutrini uruše u atome leda unutar ili u blizini detektora. Subatomske olupine stvaraju muone, još jednu vrstu subatomske čestice koja, povoljno, ostavlja efemerni proboj plave svjetlosti u dubokom ledu Antarktika. Svjetlosni niz odgovara putu neutrina i upućuje natrag do svoje točke nastanka.
Budući da pruža prvi pogled na visokoenergetsko neutrino nebo, karta će astronomima biti od velikog interesa jer, kaže Halzen, "još uvijek nemamo pojma kako se kozmičke zrake ubrzavaju niti odakle dolaze."
Činjenica da je AMANDA II sada identificirala neutrinove do sto puta veću energiju čestica proizvedenih od najmoćnijih akceleratora Zemlje, povećava izglede da će neki od njih započeti svoja duga putovanja na nekima od najsnažnijih energetskih događaja u kosmosu. Sposobnost rutinskog otkrivanja visokoenergetskih neutrina pružit će astronomima ne samo leće za proučavanje tako bizarnih pojava kao što su sudaranje crnih rupa, već i način da se dobije izravni pristup neuređenim informacijama iz događaja koji su se dogodili stotinama milijuna ili milijardi svjetlosnih godina daleko i prije eone.
"Ova karta mogla bi sadržavati prve dokaze o kozmičkom akceleratoru", kaže Halzen. "Ali još nismo tamo."
Potraga za izvorima kozmičkih neutrina pojačat će se kako se teleskop AMANDA II povećava, kako se dodaju nove žice za detektore. Planovi pozivaju da teleskop naraste do kubičnog kilometra instrumentiranog leda. Novi teleskop, poznatiji kao IceCube, učinit će ribanje neba kozmičkim izvorima neutrina vrlo učinkovitim.
"Bit ćemo osjetljivi na naj pesimističnija teorijska predviđanja", kaže Halzen. „Zapamtite, tražimo izvore, pa čak i ako sada nešto otkrijemo, naša je osjetljivost takva da bismo vidjeli u najboljem slučaju poredak od 10 neutrina godišnje. To nije dovoljno dobro. "
Izvorni izvor: WISC News Release
