نوترینوی تنها با انرژی زیاد احتمالاً از یک ستاره تکه تکه در یک کهکشان دور آمده است


بقایای یک ستاره پاره شده یک دیسک تجمع در اطراف سیاهچاله ایجاد می کند که نیروهای جزر و مدی قدرتمند آن را از هم می پاشند.  این یک شتاب دهنده ذرات کیهانی ایجاد کرده و ذرات سریع زیر اتمی را بیرون می اندازد.
بزرگنمایی / بقایای یک ستاره پاره شده یک دیسک تجمع در اطراف سیاهچاله ایجاد می کند ، که نیروهای جزر و مدی قدرتمند آن را از هم می پاشند. این یک شتاب دهنده ذرات کیهانی ایجاد کرده و ذرات سریع زیر اتمی را بیرون می اندازد.

تقریباً 700 میلیون سال پیش ، یک ذره کوچک زیر اتمی در کهکشان دوردست و دوردست به دنیا آمد و سفر خود را در وسعت وسیع جهان ما آغاز کرد. این نوترینو سرانجام در اکتبر گذشته به قطب جنوب زمین رسید و ردیاب هایی را که در اعماق زیر یخ های قطب جنوب مدفون شده اند ، پرتاب کرد. چند ماه قبل ، یک تلسکوپ در کالیفرنیا درخشش درخشان ناشی از اصطکاک این کهکشان دوردست را ثبت کرد – شواهدی از به اصطلاح “رویداد اختلال جزر و مدی” (TDE) ، به احتمال زیاد نتیجه تقسیم یک ستاره از یک ابر عظیم سیاهچاله.

طبق دو مقاله جدید (اینجا و اینجا) که در مجله Nature Astronomy منتشر شده است ، این نوترینوی تنها احتمالاً از TDE متولد شده است ، که به عنوان یک شتاب دهنده در مقیاس فضایی در نزدیکی مرکز یک کهکشان دور عمل می کند ، ذرات زیر اتمی با انرژی بالا را به عنوان ستاره منتشر می کند ماده توسط سیاه چاله مصرف می شود. این کشف همچنین منشأ پرتوهای کیهانی با انرژی بسیار بالا را روشن می کند ، سوالی که منجمان را برای دهه ها متحیر کرده است.

Sjort van Velsen ، فوق دكتر دانشگاه علوم پزشكي در زمان كشف ، گفت: “منشا نوترينوي هاي پرانرژي فضايي ناشناخته است ، بيشتر به اين دليل كه تعيين آنها دشوار است.” “این نتیجه فقط برای دومین بار است که نوترون های پرانرژی در منبع خود ردیابی می شوند.”

نوترینوها بسیار نزدیک به سرعت نور حرکت می کنند. شعر جان اپدیک ، صفراوی کیهانی ، در 1959 ادای احترام به دو مشخصه بارز نوترینوها می کند: آنها هیچ بار ندارند و برای دهه ها فیزیکدانان معتقد بودند که جرم ندارند (در واقع قسمت کوچکی از جرم دارند). نوترینوها متداول ترین ذرات زیر اتمی جهان هستند ، اما به ندرت با هر نوع ماده ای برهم کنش دارند. میلیون ها نفر از این ذرات ریز در هر ثانیه دائماً ما را بمباران می کنند ، اما بدون اینکه حتی متوجه شویم از درون ما عبور می کنند. به همین دلیل است که ایساک عظیموف آنها را “ذرات شبح” نامید.

این درجه تعامل پایین ، تشخیص نوترینوها را بسیار دشوار می کند ، اما از آنجا که بسیار سبک هستند ، از برخورد با سایر ذرات ماده می توانند بدون مانع (و بنابراین تا حد زیادی بدون تغییر) فرار کنند. این بدان معنی است که آنها می توانند سرنخ های ارزشمندی را در مورد سیستم های از راه دور به منجمان ارائه دهند ، همچنین با آنچه می توان با تلسکوپ ها در طیف الکترومغناطیسی و همچنین امواج گرانشی یاد گرفت ، تکمیل می شود. با هم ، این منابع مختلف اطلاعات را نجوم می نامند.

بیشتر نوترینوهایی که به زمین می رسند از خورشید ما ناشی می شود ، اما هر از گاهی آشکارسازهای نوترینو آن نوترینوی نادر را که از دورتر می آید ، می گیرند. این مورد در مورد آخرین کشف چنین است: نوترینو که سفر خود را در کهکشان دوردست و هنوز نامی از آن در صورت فلکی دلفین آغاز نکرد ، متولد خشم مرگبار یک ستاره متلاشی شده.

نمایی از دیسک تجمع اطراف سیاهچاله بزرگ با ساختارهای جت مانند که از دیسک تخلیه می شوند.  جرم شدید سیاهچاله ، فضا-زمان را خم می کند ، اجازه می دهد سمت مخالف دیسک جمع شده به عنوان یک تصویر در بالا و پایین سیاهچاله دیده شود.
بزرگنمایی / نمایی از دیسک تجمع اطراف سیاهچاله بزرگ با ساختارهای جت مانند که از دیسک تخلیه می شوند. جرم شدید سیاهچاله ، فضا-زمان را خم می کند ، اجازه می دهد سمت مخالف دیسک جمع شده به عنوان یک تصویر در بالا و پایین سیاهچاله دیده شود.

DESY ، آزمایشگاه ارتباطات علمی

همانطور که قبلاً گزارش کردیم ، این تصور غلط رایج است که سیاهچاله ها مانند جاروبرقی های فضایی رفتار می کنند و انواع مواد موجود در محیط خود را غارت می کنند. در واقع ، فقط چیزهایی که از افق رویدادها فراتر رفته اند – از جمله نور – جذب شده و نمی توانند از آن فرار کنند ، اگرچه سیاهچاله ها نیز پراکنده هستند. این بدان معنی است که برخی از مواد جسم در واقع با یک جت قدرتمند خارج می شود. اگر این جسم یک ستاره باشد ، روند تکه تکه شدن (یا “اسپاگتیزاسیون”) توسط نیروهای گرانشی قدرتمند یک سیاهچاله در خارج از افق رویداد رخ می دهد و بخشی از جرم اولیه ستاره به شدت بیرون می ریزد. این به نوبه خود می تواند یک حلقه چرخان از ماده (که به آن دیسک تجمع نیز می گویند) در اطراف سیاهچاله ایجاد کند که اشعه ایکس و نور مرئی قدرت ساطع می کند.

تخریب جزر و مد ، نیروهای بزرگی را ایجاد می کند که هنگام عبور جسمی کوچک بسیار نزدیک به جسمی بسیار بزرگتر ، مانند ستاره ای که بیش از حد نزدیک به سیاهچاله بزرگ متراکم می شود ، ایجاد می شود. “هرچه به چیزی نزدیکتر شوید نیروی جاذبه قویتر و قویتر می شود. این بدان معنی است که جاذبه سیاهچاله سمت نزدیک ستاره را نسبت به طرف دور ستاره با شدت بیشتری جذب می کند و در نتیجه باعث ایجاد کشش می شود.”، رابرت اشتین ، نویسنده مشترک ، از DESY در آلمان گفت. “هنگامی که ستاره نزدیک می شود ، این کشش شدیدتر می شود. در نهایت ستاره را پاره می کند و سپس آن را یک رویداد جزر و مدی می نامیم. این همان فرآیند است که باعث جزر و مد اقیانوس ها روی زمین می شود ، اما خوشبختانه برای ما ماه را آنقدر سخت نمی کشیم که خرد شود زمین.

TDE ها احتمالاً در جهان ما کاملاً رایج است ، اگرچه فقط تعداد کمی از آنها تاکنون پیدا شده است. به عنوان مثال ، در سال 2018 ، ستاره شناسان اولین تصویر مستقیم از تأثیرات یک ستاره شکسته شده توسط سیاه چاله 20 میلیون برابر جرم خورشید در یک جفت کهکشان در حال برخورد به نام Arp 299 ، در فاصله 150 میلیون سال نوری از زمین را اعلام کردند. و پاییز سال گذشته ، ستاره شناسان آخرین انفجار مرگ یک ستاره را که توسط یک سیاهچاله بزرگ متلاشی شده بود ، ثبت کردند و این کشف را در نجوم طبیعت منتشر کردند.

درخشش این جدیدترین TDE اولین بار در تاریخ 9 آوریل 2019 توسط تاسیسات انتقال Zwicky (ZTF) در رصدخانه Mount Palomar در کالیفرنیا کشف شد که از زمان حضور آنلاین آن در سال 2018 بیش از 30 رویداد مشابه دیده است. تقریباً پنج ماه بعد ، در اول اکتبر 2019 ، رصدخانه IceCube Neutrino قطب جنوب یک سیگنال نوترینو انرژی قوی را ضبط کرد که از همان جهت TDE شروع می شود. چقدر انرژی داشت؟ آنا فرانکوویاک ، نویسنده DESY ، انرژی را در بیش از 100 ترالکترونولت (TEV) ، 10 برابر حداکثر انرژی برای ذرات زیر اتمی که می تواند توسط برخورد دهنده بزرگ هادرونی تولید شود ، ثابت می کند.

تصویر هنری از آزمایشگاه IceCube در قطب جنوب.  یک منبع از راه دور نوترینو ساطع می کند ، سپس توسط سنسورهای IceCube در زیر یخ شناسایی می شود.
بزرگنمایی / تصویر هنری از آزمایشگاه IceCube در قطب جنوب. یک منبع از راه دور نوترینو ساطع می کند ، سپس توسط سنسورهای IceCube در زیر یخ شناسایی می شود.

مکعب یخ / NSF

احتمال تشخیص این نوترینو انرژى پرانرژی تنها 1 در 500 است. استین گفت: “این اولین نوترینوى است که با یک رویداد جزر و مدى مرتبط است و این شواهد ارزشمندى را برای ما به ارمغان می آورد.” “جزر و مد و آسیب به خوبی درک نشده است. کشف نوترینو نشان دهنده وجود یک موتور مرکزی و قدرتمند در نزدیکی دیسک تجمع ذرات سریع است. و تجزیه و تحلیل ترکیبی داده ها از تلسکوپ های رادیویی ، نوری و ماوراlet بنفش شواهد بیشتری به ما می دهد که TDE کار می کند. به عنوان یک شتاب دهنده ذرات غول پیکر. “

این مثالی دیگر از همه دانش جدیدی است که با ترکیب چندین منبع داده برای بدست آوردن دیدگاه های مختلف برای یک رویداد آسمانی به دست می آید. مارک کووالسکی از DESY و دانشگاه هومبولت در برلین گفت: “مشاهدات ترکیبی با چندین پیام قدرت نجوم را نشان می دهد.” “بدون تشخیص رویداد در جزر و مد بالا ، نوترینو فقط یکی از بسیاری از آنهاست. و بدون نوترینوها ، مشاهده این رویداد در جزر و مد بالا یکی از بسیاری خواهد بود. فقط از طریق این ترکیب می توانیم شتاب دهنده را پیدا کنیم و یاد بگیریم چیز جدیدی در مورد فرآیندهای درون “.

در مورد آینده ، “در اینجا ما فقط می توانیم نوک کوه یخ را ببینیم. در آینده ، ما انتظار داریم که ارتباطات بیشتری بین نوترینوهای پرانرژی و منابع آنها پیدا کنیم”. به طور مستقیم در مطالعه دخیل نبود. “نسل جدیدی از تلسکوپ ها در حال ساخت است که حساسیت بیشتری به TDE و سایر منابع بالقوه نوترینو ایجاد می کند. حتی مهمتر این است که توسعه یافته آشکارساز نوترینو IceCube ، که باعث می شود تعداد کشف فضای نوترینو حداقل ده برابر شود.”

DOI: نجوم طبیعی ، 2021. 10.1038 / s41550-020-01295-8

DOI: نجوم طبیعت ، 2021. 10.1038 / s41550-021-01305-3 (برای DOI).


منبع: khabar-tak.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*