Eine neue Studie zeigt, dass Astronomen hochenergetische Neutrinos aus unserer Milchstraße entdeckt haben, was ein aufregendes neues Fenster für die Forschung eröffnen könnte.
Neutrinos Sie sind außerordentlich schwer zu entdecken, da sie selten mit Atomen kollidieren. Ein Lichtjahr Blei kann etwa die Hälfte der Neutrinos daran hindern, es zu passieren (was erklärt, warum Neutrinos „Geisterteilchen“ genannt werden).
Neutrinos entstehen durch radioaktiven Zerfall, beispielsweise in Kernreaktoren oder wenn ungewöhnlich energiereiche Teilchen mit Atomen kollidieren. Die erstaunlichsten Arten haben Energien, die millionen- bis milliardenfach höher sind als die, die durch die Fusionsreaktionen erzeugt werden, die sie antreiben Sterne.
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Es ist bekannt, dass hochenergetische Neutrinos aus außerirdischen Galaxien stammen Milchstraße. Doch Forscher vermuten schon lange, dass auch unsere Galaxie eine Quelle ist. Zum Beispiel wann kosmische Strahlung – Atomkerne bewegen sich nahezu mit Lichtgeschwindigkeit, treffen auf Staub und Gas und erzeugen hochenergetische Gammastrahlen und Neutrinos. Frühere Forschungen entdeckten Gammastrahlen aus der Ebene der Milchstraße, sodass Wissenschaftler auch von dort hochenergetische Neutrinos erwarteten.
Es gab Hinweise auf ein solches Wiederaufleben, eine Bestätigung konnte jedoch bisher nicht bestätigt werden. Die neue Studie wirft einen anderen Blick darauf IceCube-Neutrino-Observatorium An der Amundsen-Scott-Südpolstation. Der IceCube ist in eine Gigatonne (1 Milliarde Tonnen) Eis eingebettet und ist damit der erste Gigatonnen-Neutrinodetektor, der jemals gebaut wurde.
Der IceCube umfasst 0,24 Kubikmeilen (1 Kubikkilometer) antarktisches Eis mit mehr als 5.000 Lichtsensoren. Diese Instrumente überwachen die einzigartigen Lichtblitze, die aus den seltenen Fällen entstehen, in denen Neutrinos mit Atomen kollidieren.
Das Forschungsteam konzentrierte sich auf die Ebene der Milchstraße, den dichten Bereich in der Milchstraße Galaxis die am Äquator der Milchstraße liegt. Sie untersuchten 10 Jahre IceCube-Daten und analysierten 60.000 Neutrinos – 30-mal mehr als frühere Untersuchungen von Neutrinos auf der galaktischen Ebene.
Dies war schwieriger als es schien, da die von der kosmischen Strahlung erzeugten Hintergrundneutrinos mit darin befindlichen Teilchen kollidieren Erdatmosphäre Versuchen Sie, Neutrinos aus der Ferne zu unterscheiden.
Früher haben die Forscher diese Herausforderung gemeistert künstliche Intelligenz IceCube-Datenanalysetechnologie. Dies trug dazu bei, Neutrinos in der Atmosphäre zu beseitigen, deren Produktion dazu neigt, andere Teilchen zu erzeugen, die das Observatorium ebenfalls erkennen kann.
Diese Arbeit identifizierte hochenergetische Neutrinos, die wahrscheinlich aus der galaktischen Ebene der Milchstraße stammten.
„Diese Beobachtung hochenergetischer Neutrinos eröffnet ein völlig neues Fenster für die Untersuchung der Eigenschaften unserer Heimatgalaxie“, sagte Mirko Honnefeld, Co-Autor der Studie und Astrophysiker an der TU Dortmund in Deutschland, gegenüber Space.com.
„Ich finde es spannend zu sehen, wie sich das junge Gebiet der Neutrino-Astronomie so exponentiell entwickelt“, fügte Hoenfeld hinzu. „Es hat Jahrzehnte gedauert, ein Neutrinoteleskop wie IceCube sichtbar zu machen, und allein in den letzten Jahren haben wir einen Rückstand an aufregenden Beobachtungen gesehen, darunter den ersten Beweis für extragalaktische Quellen. Mit diesen Ergebnissen haben wir nun etwas Neues erreicht.“ Meilenstein in der Neutrino-Astronomie.“
Obwohl die Ergebnisse darauf hindeuten, dass die neu entdeckten Neutrinos aus unserer eigenen Galaxie stammen, ist IceCube derzeit nicht empfindlich genug, um ihre Quellen zu bestimmen. Sie könnten diffus auftreten, sagte Hüennefeld, oder sie könnten in großer Zahl von bestimmten Punkten am Himmel stammen.
„Das Interessante an diesen Ergebnissen ist, dass die galaktische Neutrinoemission im Gegensatz zu Photonen durch einen extragalaktischen Neutrinofluss fluoresziert“, sagte Henfeld.
In den kommenden Jahren wird IceCube Upgrades am Detektor erhalten, die „seine Empfindlichkeit erhöhen und es uns ermöglichen, in naher Zukunft ein klareres Bild der Milchstraße in Neutrinos zu erhalten“, sagte Hüennefeld. „Die Beantwortung dieser Fragen wird Auswirkungen auf unser Verständnis der kosmischen Strahlung und ihres Ursprungs sowie allgemeiner auf die abgeleiteten Eigenschaften unserer Heimatgalaxie haben.“
Wissenschaftler erklären im Detail ihre Erkenntnisse Online am Donnerstag (29. Juni) in der Zeitschrift Science.
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