Cosmic Ray-Rätsel Endlich Geknackt vielen Dank an Supermassiven Schwarzen Loch

29

Raum

Cosmic Ray-Rätsel Endlich Geknackt Dank Supermassives Schwarzes Loch Strahlenden Energie Direkt auf die Erde

Künstlerische Darstellung einer aktiven galaktischen nucleusIllustration: DESY, Science Communication Lab Ryan F. MandelbaumToday 11:00amFiled zu: big discoveriesFiled: große Entdeckungen

  • große Entdeckungen
  • Raum
  • Wissenschaft
  • kosmische Strahlen
  • Astrophysik
  • Teilchen-Astrophysik
  • Astronomie
  • multimessenger-Astronomie
  • Physik
  • neutrinos
  • gamma-Strahlen

225

  • Bearbeiten
  • Embiggen
  • Senden Sie an die Redaktion
  • Fördern
  • Teilen auf Kinja
  • Verschieben von ad-slots

Jeder so oft, Protonen und sogar ganze Atomkerne schlagen die Erde mit extrem hohen Energien—viel höher als das, was Wissenschaftler produzieren Ihre meisten leistungsstarke Physik-Experimente. Seit der Entdeckung der “kosmischen Strahlung” vor hundert Jahren wusste man nicht, für sicher, wo die energiereichsten dieser Teilchen kam—bis jetzt.

Am Donnerstag, den Wissenschaftler aus Institutionen auf der ganzen Welt angekündigt, dass Sie bestätigt haben, eine Quelle für diese ultra-hochenergetische kosmische Strahlen, Dank der kombinierten Daten aus den Licht-und eine einzelne high-energy neutrino-Teilchen. Diese Quelle ist ein blazar, ein supermassives Schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie emittiert hochenergetische Strahlen von Licht und Strahlung wies direkt auf die Erde. Die Entdeckung ist ein highlight des neuen “multimessenger” – ära der Astronomie, in dem die Partikel nicht Licht, wie neutrinos mit Hilfe von Wissenschaftlern das Verständnis des Kosmos.

“Nach einem Jahrhundert, fanden wir schließlich eine Quelle der kosmischen Strahlung,” Francis Halzen, University of Wisconsin-Physiker und Projektleiter des IceCube-Neutrino-Observatorium, sagte Gizmodo. “Aber was ist ebenso spannend ist die Art, wie wir es gefunden.”

Am September 22, 2017, dem IceCube-Detektor am Südpol entdeckt ein Teilchen namens Neutrinos mit eine unglaubliche Menge von Energie—290 tera-Elektronen-Volt, oder mehr als 290.000 mal die Energie der proton in Ruhe, und zig-mal mehr Energie als die Protonen im Large Hadron Collider.

Der Detektor der Computer berechnet, wo das neutrino kam, und schickte die Koordinaten in einer Meldung der Astronomen rund um die Welt. Sechs Tage später, die Erde umkreisen Fermi Large Area Telescope berichtet, dass ein blazar genannt TXS 0506+056, vier Milliarden Lichtjahre entfernt, wurde an der gleichen Stelle, so das Papier, veröffentlicht heute in der Wissenschaft. Ein helles Schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie frisst den Staub, der es umgibt, und spuckt hochenergetischen jets von Teilchen und Licht in unsere Richtung. Andere Teleskope, die weiter suchen, um weitere Details zu erhalten.

“Wir spürten, das neutrino, dann Fermi sagte uns, es war ein blazar rechts in den Weg der neutrinos, dann alle Teleskope begonnen,” sagte Halzen. “Wenn es war nicht ein multimessenger Kampagne, diese Quelle würde die nie identifiziert wurden, als etwas besonderes.”

Die Entdeckung war eine lange Zeit kommen. Die Geschichte besagt, dass im Jahr 1912 der österreichische Physiker Victor Hess erkannte, dass es mehr Strahlung, die höher in die Atmosphäre, wo Partikel-slam-die Erde aus dem Weltraum. Sicher, erhalten wir die Strahlung der Sonne und die kosmische Strahlung aus supernovae, aber die Physiker konnten nicht herausfinden, was geschickt die energiereichsten Teilchen, die Protonen und ganzen Atomkernen. Diese hätten Energien über 1020 elektronenvolt. Die, gut, das ist eine Menge.

Vor kurzem beobachteten Wissenschaftler den Zufall von neutrinos und Licht von der gut untersuchten supernova des Jahres 1987, erklärte Freya Blekman, ein Physiker, der an der Vrije Universiteit Brussel, der war nicht mit der Studie beteiligten. Seitdem sind “die Physiker haben versucht, um zu testen, ob es tatsächlich wahr ist, dass astrophysikalische Objekte erzeugen Signaturen, wie zum Beispiel kosmische Strahlung-Teilchen, optische Licht, radio, und neutrinos.”

Und seit dem IceCube-Detektor am Südpol komplett mal online im Jahr 2010, gemessen hat, extrem hochenergetische neutrinos, ohne eine offensichtliche Quelle.

Eine schematische Darstellung, die die Veranstaltung in IceCube ist stringsGraphic: IceCube/NSF

Die heutige Ankündigung Krawatten alle diese losen enden zusammen. Bei IceCube, 86 strings sind begraben unter einer Meile von Eis, mit über 5.000 Licht-sensoren decken ein cube einen kilometer auf einer Seite. Neutrinos kaum wechselwirken mit Materie auf der Erde, aber wenn Sie genug Energie haben, können Sie interagieren mit dem Eis in der Nähe des Detektors und erzeugen ein flash aus der resultierenden Teilchen Reisen schneller als das Eis normalerweise zulassen.

Das neutrino nach rechts wieder in Richtung der blazar ist wahrscheinlich kein Zufall. “Dank des Fermi-Satelliten, fanden wir drei sigma für Sie die chance,” Elisa Bernardini, professor für Gamma-und Neutrino-Astroteilchenphysik an der Humboldt-Universität zu Berlin, erklärt Gizmodo. “Das heißt, es bleibt nur sehr wenig Raum für sagen, die neutrinos sind nicht korreliert mit diesem besonderen Objekt.” Die Physiker haben da schaute fast einem Jahrzehnt der Vergangenheit IceCube-Daten, und fand noch mehr high-energy neutrino-Ereignisse aus TXS 0506+056 ‘ s Leitung in den Jahren 2014 und 2015, entsprechend einem zweiten Papier veröffentlicht heute in der Wissenschaft.

Das erklärt auch die neutrinos, aber wie sieht es erklären, die ultra-high-energy cosmic rays? Cosmic ray Herkunft blieb ein Geheimnis, weil Sie nicht geradlinig aus; Sie sind gebogen, indem die magnetischen Felder durchdringen den Raum dazwischen. Das bedeutet, dass wenn man sich in die Richtung, aus der Sie kamen, wird es wahrscheinlich nicht ausgerichtet werden, mit was auch immer spuckte Sie aus—dieses Besondere blazar ist die kosmische Strahlung vermutlich nicht die Erde treffen, zum Beispiel. Neutrinos und Photonen nicht verbiegen, aber. Hochenergetische Photonen sind nicht notwendigerweise Indikativ von kosmischen Strahlen, und können aus Elektronen, sagt Bernardini. Aber Hochenergie-neutrinos würde nur erscheinen, aus den Interaktionen mit Hadronen, Dinge, die aus quarks bestehen wie Protonen oder ganze Atomkerne. Dinge wie kosmische Strahlen.

So werden nicht nur die blazare produzieren high-energy gamma-Strahlen, aber Sie produzieren auch high-energy-Protonen und Atomkerne, die dann produzieren neutrinos. In anderen Worten, blazare produzieren können, die ultra-hochenergetische kosmische Strahlen, die faszinieren Wissenschaftler seit Jahrzehnten.

Diese Entdeckung war sicherlich nicht einfach, sagte Blekman. “Sie haben keine Wahl der Experimente in der Astronomie, Sie müssen nur Glück haben, dass etwas ‘fliegt’ in das Teleskop oder Ihr Teleskop zeigt den richtigen Weg, wenn etwas extremes passiert.”

Und während das kann eine spannende Beobachtung ist, ist es nur einer, also kann es nicht erklären, alle von den kosmischen Strahlen, oder, wie Sie gemacht sind. “Wir brauchen deutlich mehr Daten. Eine Quelle ist nicht genug”, der Physiker Spencer Klein am Lawrence Berkeley National Lab sagte Gizmodo. “Nun, wir fanden ein Beschleuniger, würden wir gerne erfahren mehr und finden Sie heraus, wie Sie funktionieren.”

All diese Arbeit geht nur um zu zeigen, wie wichtig viele Teleskope arbeiten zusammen, beobachten den Himmel. “Hatten wir nicht gespürt, das neutrino, wäre das nicht passiert”, sagte Halzen. “Jeder einzelne Teleskop nicht gemacht haben könnte das der Durchbruch.”

[Naturwissenschaften, Science]