Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một mô hình mới chỉ vào vành của các lỗ đen siêu lớn ở lõi của các thiên hà hoạt động để giúp giải thích các neutrino dư thừa được quan sát bởi Đài quan sát IceCube Neutrino.
Nguồn gốc của neutrino vũ trụ năng lượng cao được quan sát bởi Đài thiên văn IceCube Neutrino, có máy dò được chôn sâu trong băng ở Nam Cực, là một bí ẩn khiến các nhà vật lý và thiên văn học bối rối. Một mô hình mới có thể giúp giải thích dòng thông lượng lớn bất ngờ của một số neutrino này được suy ra bởi dữ liệu neutrino và tia gamma gần đây. Một bài báo của các nhà nghiên cứu của bang Pennsylvania mô tả mô hình, chỉ ra các lỗ đen siêu lớn được tìm thấy ở lõi của các thiên hà hoạt động là nguồn gốc của các neutrino bí ẩn này, xuất hiện [DATE] trên tạp chí Phys Reviews Letters.
“Neutrino là các hạt hạ nguyên tử nhỏ đến mức khối lượng của chúng gần như bằng 0 và chúng hiếm khi tương tác với các vật chất khác”, Kohta Murase, trợ lý giáo sư vật lý và thiên văn học và vật lý thiên văn tại bang Pennsylvania và là thành viên của Trung tâm vật lý thiên văn đa năng khoa Trọng lực và vũ trụ (IGC), người đứng đầu nghiên cứu trong Viện cho biết: “Các neutrino vũ trụ năng lượng cao được tạo ra bởi các máy gia tốc tia vũ trụ năng lượng trong vũ trụ, có thể là các vật thể thiên văn cực đoan như lỗ đen và sao neutron. Chúng phải đi kèm với tia gamma hoặc sóng điện từ ở năng lượng thấp hơn, và thậm chí đôi khi là lực hấp dẫn Vì vậy, chúng tôi hy vọng mức độ của các ‘sứ giả vũ trụ’ khác nhau mà chúng tôi quan sát có liên quan.
Các nhà khoa học kết hợp thông tin từ tất cả các sứ giả vũ trụ này để tìm hiểu về các sự kiện trong vũ trụ và tái cấu trúc sự tiến hóa của nó trong lĩnh vực đang phát triển của “vật lý thiên văn đa vũ trụ”. Đối với các sự kiện vũ trụ cực đoan như vụ nổ sao lớn và máy bay phản lực từ các lỗ đen siêu lớn tạo ra neutrino, phương pháp này đã giúp các nhà thiên văn xác định chính xác các nguồn ở xa và mỗi sứ giả bổ sung cung cấp thêm manh mối về chi tiết của hiện tượng.
Đối với neutrino vũ trụ trên 100 TeV, nghiên cứu trước đây của nhóm Penn State cho thấy có thể có sự phù hợp với các tia gamma năng lượng cao và các tia vũ trụ năng lượng cực cao phù hợp với hình ảnh đa hành khách. Tuy nhiên, ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy vượt quá neutrino dưới 100 TeV, điều này không thể giải thích được. Rất gần đây, Đài thiên văn IceCube Neutrino đã báo cáo một lượng neutrino năng lượng cao khác theo hướng của một trong những thiên hà hoạt động sáng nhất, được gọi là NGC 1068, trên bầu trời phía bắc.
“Chúng tôi biết rằng các nguồn neutrino năng lượng cao cũng phải tạo ra tia gamma, vì vậy câu hỏi đặt ra là: Những tia gamma bị thiếu này ở đâu?” Murase nói. “Các nguồn bị che khuất khỏi tầm nhìn của chúng ta trong các tia gamma năng lượng cao và ngân sách năng lượng của neutrino được giải phóng vào vũ trụ là rất lớn. Các ứng cử viên tốt nhất cho loại nguồn này có môi trường dày đặc, nơi các tia gamma sẽ bị chặn bởi Tương tác với bức xạ và vật chất nhưng neutrino có thể dễ dàng thoát ra. Mô hình mới của chúng tôi cho thấy các hệ thống lỗ đen siêu lớn là địa điểm đầy hứa hẹn và mô hình có thể giải thích neutrino dưới 100 TeV với yêu cầu năng lượng khiêm tốn. “
Mô hình mới cho thấy corona – hào quang của plasma siêu nóng bao quanh các ngôi sao và các thiên thể khác – xung quanh các lỗ đen siêu lớn được tìm thấy ở lõi của các thiên hà, có thể là một nguồn như vậy. Tương tự như corona nhìn thấy trong một bức ảnh của Mặt trời trong nhật thực, các nhà vật lý thiên văn tin rằng các lỗ đen có một corona phía trên đĩa vật liệu quay, được gọi là đĩa bồi tụ, hình thành xung quanh lỗ đen thông qua ảnh hưởng của lực hấp dẫn. Corona này cực kỳ nóng (với nhiệt độ khoảng một tỷ độ kelvin), từ hóa và hỗn loạn. Trong môi trường này, các hạt có thể được gia tốc dẫn đến va chạm hạt sẽ tạo ra tia neutrino và tia gamma, nhưng môi trường đủ dày đặc để ngăn chặn sự thoát ra của tia gamma năng lượng cao.
Mô hình cũng dự đoán các bản sao điện từ của các nguồn neutrino trong các tia gamma ‘mềm’ thay vì các tia gamma năng lượng cao. Các tia gamma năng lượng cao sẽ bị chặn nhưng đây không phải là kết thúc của câu chuyện. Cuối cùng, chúng sẽ được phân tầng xuống các năng lượng thấp hơn và được giải phóng dưới dạng các tia gamma” mềm “trong phạm vi volt megaelectron, nhưng hầu hết là tia gamma hiện có các máy dò như Kính thiên văn vũ trụ tia gamma Fermi, không được điều chỉnh để phát hiện chúng.
Có những dự án đang được phát triển được thiết kế đặc biệt để khám phá sự phát xạ tia gamma mềm như vậy từ không gian. Hơn nữa, các máy dò neutrino thế hệ sắp tới và tiếp theo, KM3Net ở Biển Địa Trung Hải và IceCube-Gen2 ở Nam Cực sẽ nhạy cảm hơn với các nguồn. Các mục tiêu đầy hứa hẹn bao gồm NGC 1068 trên bầu trời phía bắc, trong đó phát thải neutrino dư thừa đã được báo cáo và một số thiên hà hoạt động sáng nhất trên bầu trời phía nam.
Murase cho biết: “Các máy dò tia gamma và neutrino mới này sẽ cho phép tìm kiếm sâu hơn về phát xạ đa hành khách từ coronae lỗ đen siêu lớn. Điều này sẽ giúp có thể kiểm tra nghiêm túc nếu các nguồn này chịu trách nhiệm cho dòng lớn neutrino mức năng lượng trung bình được quan sát bởi IceCube như mô hình của chúng tôi dự đoán.”
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi bang Pennsylvania . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :