IceCube identyfikuje cztery galaktyki jako źródło neutrin i promieniowania kosmicznego

IceCube, zanurzone w lodach Antarktydy obserwatorium neutrin, zidentyfikowało cztery galaktyki jako źródła promieniowania kosmicznego. Autorzy najnowszych badań przeanalizowali dane zebrane podczas 10-letniej pracy IceCube Neutrino Observatory i dzięki temu dokonali najdokładniejszej w historii identyfikacji źródeł promieniowania kosmicznego. Naukowcy sądzą, że galaktyki te emitują również olbrzymie ilości neutrin.

Promieniowanie kosmiczne to wysokoenergetyczne cząstki, które pochodzą spoza Układu Słonecznego. Uważa się, że powstają one w wyniku bardzo gwałtownych procesów, zdolnych do przyspieszania cząstek niemal do prędkości światła. Jednak określenie ich źródła jest niezwykle trudne, ze względu na istnienie w przestrzeni kosmicznej pól magnetycznych, które zmieniają trajektorię cząstek. Rozwiązaniem problemu jest badanie neutrin, gdyż powinny one powstawać w tych samych miejscach co promieniowanie kosmiczne, ale pola magnetyczne nie wpływają na trajektorię ich lotu.

IceCube wykorzystuje tysiące fotopowielaczy zawieszonych na długich linach. Cała konstrukcja zajmuje 1 km³ i znajduje się lodzie Antarktydy. Od czasu do czasu neutrino minowe zderza się z atomem w lodzie. W wynku tego powstaje mion, który emituje promieniowanie Czerenkowa. Promieniowanie to wykrywają fotopowielacze. jednak określenie źródła pochodzenia neutrina jest proste, gdyż IceCube wyłapuje też sygnały z mionów i neutrin mionowych powstających w atmosferze w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego. To tworzy silny szum tła i utrudnia obserwacje.

Jednak dzięki nowym technikom analizy udało się coś, co dotychczas było niemożliwe. Przetworzono wszystkie dane z lat 2008–2018 i na ich podstawie określono najbardziej prawdopodobne źródła promieniowania kosmicznego.

Badania ujawniły, że najważniejszym źródłem neutrin i promieniowania kosmicznego jest prawdopodobnie galaktyka NGC 1068. W tym przypadku prawdopodobieństwo statystyczne wynosi 2,9 sigma. Pozostałe galaktyki to TXS 0506 + 056, PKS 1424 + 240 oraz GB6 J1542 +6129. Wszystkie cztery zidentyfikowane źródła łącznie charakteryzuje prawdopodobieństwo rzędu 3,3 sigma.
To oczywiście zbyt mało, by mówić o odkryciu, za które uznaje się prawdopodobieństwo 5 sigma. Jednak to najsilniejszy dowód, że źródłem promieniownia kosmicznego są te, a nie inne galaktyki.

Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Physical Review Letters.

IceCube promieniowanie kosmiczne neutrino