Ученые исследуют Млечный путь, отслеживая нейтрино
В исследовании, опубликованном 29 июня в журнале Science, коллаборация IceCube представляет доказательства высокоэнергетического излучения нейтрино, исходящего из Млечного Пути.
Нейтрино могут распространяться из таких мест, откуда не может вырваться никакое другое излучение или частицы. Это делает их интересными для астрономов, потому что нейтрино открывают окно в экстремальные космические условия, где создаются космические лучи.
Космические лучи — это частицы высокой энергии, которые пронизывают нашу Вселенную, но их происхождение трудно определить. Космические лучи электрически заряжены, что означает, что их путь в космосе искажается магнитными полями, и к тому времени, когда они прибывают на Землю, уже невозможно определить, откуда эти лучи взялись.
Однако среда, разгоняющая космические лучи до необычайных энергий, также производит нейтрино, а нейтрино не имеют электрического заряда, поэтому они распространяются по прямым линиям. Таким образом, если мы сможем определить путь нейтрино, достигающих Земли, это укажет на то, где они были созданы.
Нейтринная обсерватория IceCube находится недалеко от Южного полюса. Она использует более 5000 световых датчиков, расположенных на кубическом километре нетронутого антарктического льда, для поиска признаков высокоэнергетических нейтрино из нашей галактики и из-за ее пределов.
Каждое взаимодействие нейтрино вызывает крошечную вспышку света — и именно на эти крошечные вспышки обращают внимание датчики IceCube. Направление и энергия нейтрино могут быть определены по количеству и характеру регистрируемого света.
IceCube ранее обнаружил высокоэнергетические нейтрино, приходящие из-за пределов Млечного Пути. Однако выделить нейтрино с более низкой энергией, приходящие из нашей галактики, оказалось более сложной задачей.
Это связано с тем, что некоторые вспышки, обнаруженные IceCube, могут быть связаны с космическими лучами, попадающими в атмосферу Земли. Чтобы отфильтровать эти вспышки, исследователи IceCube разработали способы различать частицы, образующиеся в атмосфере, и частицы, находящиеся за ее пределами, по форме световых узоров.
Окончательный прорыв, позволивший создать нейтринное изображение Млечного пути, произошел благодаря методам машинного обучения, которые улучшают идентификацию каскадов света, создаваемых нейтрино, а также определение направления и энергии нейтрино.
Новый анализ IceCube обнаружил свидетельства того, что нейтрино поступают из обширных областей галактики, но не смог выделить отдельные источники.
У команды ученых из Кентерберийского университета в Новой Зеландии и Университета Аделаиды в Австралии есть план реализации этого следующего шага.
Они создают модели для прогнозирования нейтринного сигнала вблизи вероятных ускорителей частиц, чтобы нацелить поиски на нейтрино.