Наука / Авторские материалы

Обсерватория IceCube создала изображение Млечного Пути с использованием нейтрино

Галактика Млечный Путь - впечатляющая особенность ночного неба, видимая невооруженным глазом в виде туманной полосы звезд от горизонта до горизонта. Теперь впервые Обсерватория нейтрино IceCube создала изображение Млечного Пути с использованием нейтрино - крошечных, призрачных астрономических посланцев.

В статье журнала Science международная группа из более чем 350 ученых, представляет доказательства эмиссии высокоэнергетических нейтрино из Млечного Пути.

Высокоэнергетические нейтрино, с энергиями миллионы и миллиарды раз выше, чем те, которые создаются реакциями слияния, питающими звезды, были обнаружены Обсерваторией нейтрино IceCube.

Этот уникальный детектор охватывает кубический километр глубокого антарктического льда, оборудованный более чем 5 000 световых датчиков. IceCube ищет признаки высокоэнергетических нейтрино, исходящих из галактики и даже из самых дальних уголков Вселенной.

"Интересно, что, в отличие от света любой длины волны, в нейтрино вселенная превосходит ближайшие источники в нашей собственной галактике", - говорит Фрэнсис Хальзен, профессор физики Университета Висконсин-Мэдисон и главный исследователь IceCube.


Многоканальное представление галактики Млечный Путь сосредоточено на галактическом центре и просматривается в галактических координатах. Каждая панель показывает всю галактическую плоскость в полосе ±15° галактической широты, с каждой панелью связана уникальная цветовая шкала. Панели, сверху вниз: 1) вид в оптическом диапазоне, частично затененный облаками газа и пыли, поглощающими оптические фотоны, 2) интегральный поток гамма-лучей, видимый в ходе 12-летнего обзора Fermi-LAT, 3) шаблон эмиссии ожидаемого потока нейтрино, взятый для соответствия шаблону из измерений Fermi-LAT, 4) шаблон эмиссии из панели 3, свернутый с учетом приемоспособности детектора IceCube для каскадоподобных событий нейтрино, и 5) значимость всескайного сканирования источников, используя примеры событий каскадоподобных нейтрино в той же полосе галактической плоскости. Кредит: IceCube

"Как это часто бывает, существенные прорывы в науке становятся возможными благодаря прогрессу в технологии", - говорит Дениз Колдуэлл, директор Физического отдела Национального фонда науки США. "Возможности, предоставляемые чрезвычайно чувствительным детектором IceCube, в сочетании с новыми инструментами анализа данных, дали нам совершенно новое представление о нашей галактике - представление, которое ранее только намекалось. По мере усовершенствования этих возможностей мы можем ожидать, что эта картина будет обретать все более высокое разрешение и, возможно, раскроет скрытые особенности нашей галактики, которые раньше никогда не видел человеческий глаз".


Взаимодействия между космическими лучами - высокоэнергетическими протонами и более тяжелыми ядрами, также образованными в нашей галактике, и галактическим газом и пылью неизбежно приводят к образованию и гамма-лучей, и нейтрино. Учитывая наблюдение гамма-лучей из галактической плоскости, от Млечного Пути ожидалось эмиссия высокоэнергетических нейтрино.

"Нейтринный аналог теперь измерен, что подтверждает то, что мы знаем о нашей галактике и источниках космических лучей", - говорит Стив Склафани, аспирант физики в университете Дрекселя, участник IceCube и соавтор анализа.


Поиск был сосредоточен на южном небе, где ожидалось большинство нейтрино-эмиссий от галактической плоскости, близко к центру нашей галактики. Однако до сих пор фон мюонов и нейтрино, образованных взаимодействием космических лучей с атмосферой Земли, создавал значительные проблемы.

Чтобы преодолеть их, участники IceCube из университета Дрекселя разработали анализы, которые отбирают "каскадные" события, или взаимодействия нейтрино во льду, приводящие к приблизительно сферическим вспышкам света. Поскольку поглощенная энергия от каскадных событий начинается внутри области детектирования, загрязнение атмосферными мюонами и нейтрино уменьшается. В конечном итоге, более высокая чистота каскадных событий дала лучшую чувствительность к астрофизическим нейтрино с южного неба.

Однако окончательный прорыв произошел благодаря применению методов машинного обучения, разработанных участниками IceCube в университете ТУ Дортмунд, которые улучшают идентификацию каскадов, создаваемых нейтрино, а также их направление и восстановление энергии. Обнаружение нейтрино из Млечного Пути является вехой, подтверждающей важность методов машинного обучения в анализе данных и восстановлении событий в IceCube.

"Улучшенные методы машинного обучения и улучшение понимания характеристик фона открывают возможности для обнаружения слабых астрофизических источников, таких как галактика Млечный Путь", - говорит Карстен Рот, главный исследователь приложений физики высоких энергий университета ТУ Дортмунд.


Интерпретация эмиссии нейтрино от Млечного Пути и идентификация источников еще предстоит. Ученые надеются, что в будущем они смогут использовать эти наблюдения для лучшего понимания физических процессов, происходящих в нашей галактике, а также для изучения происхождения космических лучей и других глобальных явлений Вселенной.

Рудой Андрей Владимирович, Антивоенное этническое движение «Новая Тыва» (New Tuva), Общество с ограниченной ответственностью «Три «Ч», Центр Т, Транс, Чиков Павел Владимирович, Светов Михаил Владимирович, Наки Майкл Сидней, Кац Максим Евгеньевич, Общество с ограниченной ответственностью «ЛИЗА НОРМ», Общество с ограниченной ответственностью «Процесс 2021», Общество с ограниченной ответственностью «Главный редактор 2021», Автономная некоммерческая организация противодействия эпидемии ВИЧ/СПИДа и охраны здоровья социально, Автономная некоммерческая организация «Научный центр международных исследований «ПИР», Первый отдел признаны в РФ иностранными агентами.
Автор: Екатерина Кузнецова
Источник: phys.org
📅 2-07-2023, 10:41
Читайте также

Введите комментарий:

Последние новости
Популярное
Работа у нас