IceCube detecta neutrinos de alta energia dentro da Via Láctea – Physics World

Neutrinos de alta energia emergindo da Via Láctea foram vistos pela primeira vez. Isso é de acordo com novas descobertas do Observatório de Neutrinos IceCube na Estação Pólo Sul Amundsen-Scott, que abre uma nova avenida de astronomia multi-mensageira, observando a Via Láctea em partículas em vez de luz.

Os neutrinos são partículas fundamentais que possuem massas muito pequenas e mal interagem com outras matérias, mas preenchem o universo com trilhões passando inofensivamente pelo seu corpo a cada segundo.

Anteriormente, neutrinos bilhões de vezes mais energéticos do que os produzidos por reações de fusão dentro do nosso Sol foram detectados vindos de fontes extragalácticas, como quasares. No entanto, a teoria prevê que os neutrinos de alta energia também devem ser produzidos dentro da Via Láctea.

Quando os astrônomos olham para o plano de nossa galáxia, eles veem a Via Láctea iluminada com emissões de raios gama que são produzidas quando raios cósmicos presos pelo campo magnético de nossa galáxia colidem com átomos no espaço interestelar. Essas colisões também devem produzir neutrinos de alta energia.

Os pesquisadores finalmente encontraram evidências convincentes para esses neutrinos usando técnicas de aprendizado de máquina para filtrar dez anos de dados do IceCube Neutrino Observatory, que inclui cerca de 60 eventos de neutrinos. “[Assim como os raios gama], os neutrinos que observamos estão distribuídos por todo o plano galáctico”, diz Francisco Halzen da Universidade de Wisconsin-Madison, que é o principal investigador do IceCube.

eventos em cascata

O detector IceCube é formado por um quilômetro cúbico de gelo enterrado sob o Pólo Sul e amarrado com 5160 sensores ópticos que observam flashes de luz visível nas raras ocasiões em que um neutrino interage com uma molécula de gelo de água. Quando ocorre um evento de neutrino, o neutrino deixa um rastro alongado ou um “evento em cascata” pelo qual a energia do neutrino é concentrada em um pequeno volume esférico dentro do gelo.

Quando os raios cósmicos interagem com a matéria no meio interestelar, eles produzem píons de vida curta que decaem rapidamente. “Os píons carregados decaem nos neutrinos detectados pelo IceCube e os píons neutros decaem em dois raios gama observados pelo [NASA] Fermi [Gamma-ray Space Telescope]”, disse Halzen Mundo da física.

Os neutrinos não haviam sido detectados anteriormente porque estavam sendo abafados por um sinal de fundo de neutrinos e múons causados ​​por interações de raios cósmicos muito mais perto de casa, na atmosfera da Terra.

IceCube detecta neutrinos de alta energia de um núcleo galáctico ativo

Esse fundo deixa rastros que entram no detector, enquanto os neutrinos de energia mais alta da Via Láctea são mais propensos a produzir eventos em cascata. O algoritmo de aprendizado de máquina desenvolvido pelos cientistas do IceCube na TU Dortmund University, na Alemanha, foi capaz de selecionar apenas eventos em cascata, removendo grande parte da interferência local e permitindo que o sinal da Via Láctea se destacasse.

Embora seja mais difícil obter informações sobre a direção de onde veio um neutrino em um evento em cascata, Halzen diz que os eventos em cascata podem ser reconstruídos com uma precisão de “cinco graus ou mais”. Embora isso impeça a identificação de fontes específicas de neutrinos na Via Láctea, Halzen diz que basta observar o padrão de radiação da galáxia e combiná-lo com o observado de raios gama pelo telescópio espacial Fermi.

O próximo passo da equipe é tentar identificar fontes específicas de neutrinos na Via Láctea. Isso pode ser possível com o renovado IceCube, chamado Gen2, que aumentará o tamanho da área do detector para dez quilômetros cúbicos de gelo quando estiver totalmente operacional em 2032.

Os resultados são publicados em Ciência.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/icecube-detects-high-energy-neutrinos-from-within-the-milky-way/