Antartika'nın altında, Messier galaksisinden gelen parçacıklar keşfedildi

NGC 1068 olarak da bilinen Messier 77, bizim galaksimiz (gökadamız) dışında en çok incelenen galaksilerden biri. Ancak aralıklı da olsa, halen şaşırtıcı özellikleri ile gündeme geliyor. Spiral şekliyle amatör gökbilimciler tarafından fazlasıyla sevilen Messier 77'nin, şimdi de birçok yüksek enerjili nötrino ürettiği ortaya çıktı.

Araştırmacıların bunu keşfetmek için, çoğu incelemede olduğu gibi uzaya veya dağların tepelerine değil, Antarktika buzunun kilometrelerce derinlerine gitmeleri gerekiyordu. Keşif, her yönden gelen bol miktarda kozmik nötrinoları açıklamaya yardımcı olabilir.

Nötrino nedir?

Nötrino, Vikipedi'de şu şekilde tanımlanıyor: "Işık hızına yakın hıza sahip olan, elektriksel yükü sıfır olan ve maddelerin içinden neredeyse hiç etkileşmeden geçebilen temel parçacıklar."

Fizikçilerin bazı nükleer reaksiyonların ürünlerinin önceden var olandan daha az enerji ve momentuma sahip olduğunu fark etmesi ile beraber, nötrinolar ilk olarak 1930'da önerilmişti. Bu kayıp bilinen her türlü kuralı ihlal ettiği için, tespit edemedikleri bir kayıp parçacığın olması gerektiği sonucuna varıldı, ancak doğru gereksinimlere uyan parçacığın bulunması 26 yıl sürdü.

Artık evrenin kozmik nötrinolarla dolu olduğunu ve her saniye içimizden milyarlarcasının geçtiğini biliyoruz. Ancak onları tespit etmek o kadar zor ki, çok azını buluyoruz ve kaynakları konusunda emin olamıyoruz. Ancak yeni bir makale, Messier 77'nin bunlardan oldukça fazla ürettiğini ve muhtemelen aynı şeyi yapan bir gökada sınıfını temsil ettiğini gösteriyor. Bu da, neden daha önce bilinen kaynaklara atfedilebilecek olandan daha yüksek enerjili nötrinoların var olduğunu açıklayabilir.

Yüzyıllardır Dünya'ya en yakın süpernova olan SN 1987A ile ilişkili bir nötrino patlamasının keşfi, patlayan yıldızların kozmik nötrinolar için büyük bir kaynak sağladığını gösterdi. Ancak Messier 77'de bir süpernova olsaydı, bunu bilmemiz gerekirdi. 47 milyon ışıkyılı ile 1987A'dan çok daha uzak olmasına rağmen, yine de her yıl tespit ettiğimiz süpernovaların büyük çoğunluğundan daha yakın.

IceCube Gözlemevi, yüksek enerjili bir nötrino kaynağı olan TXS 0506+056'nın ilk keşfini 2018'de, Messier 77'den neredeyse 100 kat daha uzakta ve Orion'un omzundan uygun bir şekilde uzakta konumlandırdı. Ancak, ikisi arasında pek bir benzerlik görünmüyor. TXS 0506+056, süper kütleli kara deliğin ışık hızına yakın jetleri Dünya'ya dönük olan bir galaksi türü olan bir blazardır (parlak ve aktif bir galaksi çekirdeği). TXS 0506+056, bilim insanlarının bu jetler tarafından üretilen gama ışınları ve nötrinolar üzerinde eş zamanlı gözlemler yapmasına imkan tanıdı.

Messier 77'nin yerel evren için alışılmadık derecede aktif süper kütleli bir kara deliği olmasına rağmen, hiçbir jet tespit edilmedi, bu da, radyo sessizliğindeki Aktif Galaktik Çekirdek (AGN) olarak bilinen türden olduğu anlamına geliyor.

Pennsylvania Eyalet Üniversitesi'nden Dr. Kohta Murase, araştırmaya eşlik eden bir Perspektifte, "Blazarlardan ve radyo yüksek sesli AGN'lerden daha bol olan radyo sessiz AGN'ler, gözlemlenen kozmik nötrinoların miktarını açıklamaya yardımcı olabilir" dedi.

Adelaide Üniversitesi'nden ortak yazar Dr. Gary Hill de yaptığı açıklamada “2018'de TXS 0506+056'dan nötrinoların keşfinin heyecanından sonra, IceCube ile görebildiğimiz sabit bir nötrino akışı üreten bir kaynak bulmak daha da heyecan verici” dedi.

Wisconsin-Madison Üniversitesi'nden Profesör Francis Halzen ayrı bir açıklamada, "bir nötrino, bir kaynağı ayırt edebilir. Ancak yalnızca birden fazla nötrinoyla yapılan bir gözlem, en enerjik kozmik nesnelerin karanlık çekirdeğini ortaya çıkarabilir. IceCube, NGC 1068'den yaklaşık 80 nötrino teraelektronvolt enerjisi biriktirdi, bu henüz tüm sorularımızı yanıtlamak için yeterli değil, ancak bunlar kesinlikle nötrino astronomisinin gerçekleştirilmesine yönelik bir sonraki büyük adım."

Nötrinoları neyin ürettiğini tespit etmek çok zor

Nötrinolar sıradan madde ile o kadar zayıf etkileşir ki, kaynakları toz bulutları tarafından gizlenmez. Ne yazık ki, kaynaklarını doğrudan gözlemleyemediğimiz için nötrinoları neyin ürettiğini bulmak da o kadar zorlaşıyor.

Nötrinoların zayıf etkileşimleri, nadir durumlarda nötrinoların atom çekirdeğine çarparken müonlar oluşturduğu nadir durumlarda yayılan ışık parlamalarını arayarak bulmaya uğraşmamızı zorunlu kılıyor.

Daha büyük ve daha derin detektörler inşa ederek daha fazla nötrino ve daha hızlı hareket eden ve dolayısıyla daha fazla enerji taşıyanları yakalamak mümkün olabilir. IceCube gen-2 şu anda bu amacı taşıyan bir plan olarak öne çıkıyor. Bu sadece bilim insanlarının Messier 77 hakkında daha fazla şey öğrenmesine izin vermekle kalmayacak, yakınımızdaki galaksiyi benzer ancak daha uzak nötrino üreticileriyle karşılaştırmamızı da mümkün kılacak.

Deutsches Elektronen-Synchrotron'dan Dr. Marek Kowalski, "Sanki IceCube bize bir hazinenin haritasını verdi" diyor.

Makale, Murase'nin Perspektifi ile beraber Science dergisinde yayınlandı…