IceCube detecteert hoogenergetische neutrino's vanuit de Melkweg - Physics World

Voor het eerst zijn hoogenergetische neutrino’s uit het Melkwegstelsel waargenomen. Dat blijkt uit nieuwe bevindingen van de IceCube Neutrino-observatorium bij het Amundsen-Scott Zuidpoolstation dat een nieuwe weg opent voor multi-messenger-astronomie door het Melkwegstelsel in deeltjes in plaats van in licht te observeren.

Neutrino's zijn fundamentele deeltjes met een zeer kleine massa en nauwelijks interactie met andere materie, maar ze vullen het universum met biljoenen die elke seconde onschadelijk door je lichaam gaan.

Eerder zijn neutrino's gedetecteerd die miljarden keren energieker zijn dan die geproduceerd door fusiereacties in onze zon, afkomstig van extragalactische bronnen zoals quasars. De theorie voorspelt echter dat hoogenergetische neutrino's ook in de Melkweg zouden moeten worden geproduceerd.

Wanneer astronomen naar het vlak van onze Melkweg kijken, zien ze dat de Melkweg wordt verlicht door gammastraling die wordt geproduceerd wanneer kosmische straling die wordt opgevangen door het magnetische veld van onze Melkweg, botst met atomen in de interstellaire ruimte. Deze botsingen zouden ook hoogenergetische neutrino's moeten produceren.

Onderzoekers hebben nu eindelijk overtuigend bewijs gevonden voor deze neutrino's door met behulp van machinale leertechnieken tien jaar aan gegevens van het IceCube Neutrino Observatory te doorzoeken, dat zo'n 60 neutrino-gebeurtenissen omvat. “[Net als gammastraling] zijn de neutrino’s die we waarnemen verspreid over het galactische vlak”, zegt Franciscus Halzen van de Universiteit van Wisconsin-Madison, de hoofdonderzoeker van IceCube.

Cascade-evenementen

De IceCube-detector is gevormd uit een kubieke kilometer ijs begraven onder de Zuidpool en doorspekt met 5160 optische sensoren die kijken naar flitsen van zichtbaar licht in de zeldzame gevallen dat een neutrino interageert met een molecuul waterijs. Wanneer zich een neutrino-gebeurtenis voordoet, verlaat het neutrino een langwerpig spoor of een “cascade-gebeurtenis” waarbij de energie van het neutrino wordt geconcentreerd in een klein, bolvormig volume in het ijs.

Wanneer kosmische straling interageert met materie in het interstellaire medium, produceren ze kortlevende pionen die snel vervallen. “Geladen pionen vervallen in de neutrino’s die worden gedetecteerd door IceCube en neutrale pionen vervallen in twee gammastralen waargenomen door [NASA’s] Fermi [Gamma-ray Space Telescope],” vertelde Halzen. Natuurkunde wereld.

De neutrino's waren voorheen onopgemerkt gebleven omdat ze werden overstemd door een achtergrondsignaal van neutrino's en muonen, veroorzaakt door interacties met kosmische straling veel dichter bij huis, in de atmosfeer van de aarde.

IceCube detecteert hoogenergetische neutrino's uit een actieve galactische kern

Deze achtergrond laat sporen achter die de detector binnendringen, terwijl het waarschijnlijker is dat de neutrino's met hogere energie uit de Melkweg cascadegebeurtenissen veroorzaken. Het machine learning-algoritme, ontwikkeld door IceCube-wetenschappers van de TU Dortmund Universiteit in Duitsland, kon alleen op cascadegebeurtenissen selecteren, waardoor een groot deel van de lokale interferentie werd verwijderd en het signaal van de Melkweg kon opvallen.

Hoewel het moeilijker is om informatie te verkrijgen over de richting waar een neutrino vandaan komt bij een cascade-gebeurtenis, zegt Halzen dat cascade-gebeurtenissen kunnen worden gereconstrueerd met een nauwkeurigheid van “ongeveer vijf graden”. Hoewel dit het identificeren van specifieke bronnen van neutrino's in de Melkweg onmogelijk maakt, zegt Halzen dat het voldoende is om het stralingspatroon van het sterrenstelsel waar te nemen en dit te matchen met het patroon dat door de Fermi-ruimtetelescoop van gammastraling wordt waargenomen.

De volgende stap voor het team is het proberen specifieke bronnen van neutrino's in de Melkweg te identificeren. Dit zou mogelijk kunnen zijn met de vernieuwde IceCube, genaamd Gen2, waardoor de omvang van het detectorgebied zal toenemen tot tien kubieke kilometer ijs wanneer het in 2032 volledig operationeel wordt.

De bevindingen worden gepubliceerd in Wetenschap.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. Automotive / EV's, carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• BlockOffsets. Eigendom voor milieucompensatie moderniseren. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/icecube-detects-high-energy-neutrinos-from-within-the-milky-way/