Bildekreditt: UW-Madison
Et nytt teleskop lagt inn på isen i Antarktis har fullført det første kartet over den høye energi-neutrinohimmelen. Den ser faktisk nedover, gjennom hele jorden for å se på den nordlige himmelen for nøytrinoer, som beveger seg med høy hastighet og passerer nesten all materie uhemmet. AMANDA II har oppdaget nøytrinoer med 100 ganger energien fra ethvert produsert i laboratorieeksperimenter på jorden.
Et nytt teleskop som bruker den antarktiske isisen som vindu til kosmos, har produsert det første kartet over den høye energi-neutrinohimmelen.
Kartet, som ble avdekket for astronomer her i dag (15. juli) på et møte i International Astronomical Union, gir astronomer deres første fristende glimt av nøytrinoer med veldig høy energi, spøkelsesaktige partikler som antas å stamme fra noen av de mest voldelige hendelsene i universet - styrter av sorte hull, gammastråler og de voldsomme kjernene til fjerne galakser.
"Dette er de første dataene med et nøytrino-teleskop med realistisk funnpotensial," sier Francis Halzen, professor i fysikk fra University of Wisconsin-Madison, om kartet som er satt sammen med AMANDA II, et unikt teleskop bygget med støtte fra National Science Foundation (NSF) og sammensatt av matriser av lyssamlingsdetektorer begravet i is 1,5 kilometer under Sydpolen. "Til dags dato er dette den mest følsomme måten noensinne å se på den høye energi-neutrinohimmelen," sier han.
Evnen til å oppdage nøytrinoer med høy energi og spore dem tilbake til opprinnelsesstedene er fortsatt en av de viktigste oppdragene til moderne astrofysikk.
Fordi kosmiske nøytrinoer er usynlige, uladede og har nesten ingen masse, er de nesten umulig å oppdage. I motsetning til fotoner, partiklene som utgjør synlig lys og annen slags stråling, kan nøytrinoer passere uhindret gjennom planeter, stjerner, de enorme magnetfeltene i det interstellare rom og til og med hele galakser. Den kvaliteten - som gjør dem veldig vanskelig å oppdage - er også deres største ressurs fordi informasjonen de har om kosmologisk fjerne og ellers uobserverbare hendelser forblir intakt.
Kartet som er produsert av AMANDA II er foreløpig, understreker Halzen, og representerer bare ett års data samlet av isbunnsteleskopet. Ved å bruke ytterligere to år med data som allerede er høstet med AMANDA II, vil Halzen og hans kolleger deretter definere strukturen på himmelkartet og sortere ut potensielle signaler fra statistiske svingninger i det nåværende kartet for å bekrefte eller motbevise dem.
Betydningen av kartet, ifølge Halzen, er at det beviser at detektoren fungerer. "Det fastslår teknologiens ytelse," sier han, "og det viser at vi har nådd den samme følsomheten som teleskoper som ble brukt til å oppdage gammastråler i samme høyeenergi-region" i det elektromagnetiske spekteret. Det forventes omtrent like signaler fra objekter som akselererer kosmiske stråler, hvis opprinnelse forblir ukjent nesten et århundre etter oppdagelsen.
Senket dypt ned i den antarktiske isen, er AMANDA II (Antarctic Muon and Neutrino Detector Array) Teleskop designet for å se ikke opp, men ned, gjennom jorden til himmelen på den nordlige halvkule. Teleskopet består av 677 optiske glassmoduler, hver på størrelse med en bowlingkule, anbrakt på 19 kabler satt dypt i isen ved hjelp av varmt vannbor. Matrisen transformerer en sylinder med 500 meters høyde og 120 meter i diameter til en partikkeldetektor.
Glassmodulene fungerer som lyspærer i revers. De oppdager og fanger svake og flyktige lysstrimler som er skapt når neutrinoer noen ganger styrter ned i isatomer i eller i nærheten av detektoren. De subatomære vrakene skaper muoner, en annen art av subatomisk partikkel som hensiktsmessig etterlater et flyktig kjølvann av blått lys i den dype Antarktisisen. Lysstreken matcher banen til nøytrinoen og peker tilbake til opprinnelsesstedet.
Fordi det gir det første glimt av den høye energi-neutrinohimmelen, vil kartet være av interesse for astronomer fordi, sier Halzen, "vi har fortsatt ingen anelse om hvordan kosmiske stråler akselereres eller hvor de kommer fra."
At AMANDA II nå har identifisert nøytrinoer opp til hundre ganger energien til partiklene produsert av de kraftigste jordbundne akseleratorene, øker utsiktene til at noen av dem kan bli startet i gang på sine lange reiser av noen av de mest energiske begivenhetene i kosmos. Evnen til rutinemessig å oppdage nøytrinoer med høy energi vil gi astronomer ikke bare en linse til å studere så bisarre fenomener som kolliderer sorte hull, men med et middel til å få direkte tilgang til uredigert informasjon fra hendelser som skjedde hundrevis av millioner eller milliarder lysår borte og eons siden.
"Dette kartet kan inneholde de første bevisene på en kosmisk akselerator," sier Halzen. "Men vi er ikke der ennå."
Jakten på kilder til kosmiske nøytrinoer vil få et løft etter hvert som AMANDA II-teleskopet vokser i størrelse når nye strenger av detektorer legges til. Planene krever at teleskopet skal vokse til en kubikk kilometer instrumenterte is. Det nye teleskopet, som skal kalles IceCube, vil gjøre skiene for kosmiske nøytrino-kilder svært effektiv.
"Vi vil være følsomme for de mest pessimistiske teoretiske forutsigelsene," sier Halzen. Husk at vi leter etter kilder, og selv om vi oppdager noe nå, er sensitiviteten vår slik at vi i beste fall vil se i størrelsesorden 10 nøytrinoer i året. Det er ikke bra nok. "
Original kilde: WISC News Release
