Πιστωτική εικόνα: UW-Madison
Ένα νέο τηλεσκόπιο που κατατέθηκε στον πάγο της Ανταρκτικής ολοκλήρωσε τον πρώτο χάρτη του ουρανού νετρίνων υψηλής ενέργειας. Πραγματικά κοιτάζει προς τα κάτω, σε ολόκληρη τη Γη για να δει τον Βόρειο ουρανό για νετρίνα, τα οποία κινούνται με μεγάλη ταχύτητα και περνούν σχεδόν όλη την ύλη χωρίς εμπόδια. Το AMANDA II έχει ανακαλύψει νετρίνα με 100 φορές την ενέργεια που παράγεται σε εργαστηριακά πειράματα στη Γη.
Ένα καινούργιο τηλεσκόπιο που χρησιμοποιεί το φύλλο πάγου της Ανταρκτικής ως το παράθυρο του σύμπαντος έχει δημιουργήσει τον πρώτο χάρτη του ουρανού νετρίνων υψηλής ενέργειας.
Ο χάρτης, που παρουσιάστηκε για τους αστρονόμους εδώ σήμερα (15 Ιουλίου) σε μια συνάντηση της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης, παρέχει στους αστρονόμους την πρώτη μαγευτική ματιά των πολύ υψηλής ενέργειας νετρίνων, φανταστικών σωματιδίων που πιστεύεται ότι προέρχονται από μερικά από τα πιο βίαια γεγονότα στο το σύμπαν - συντριβές μαύρων τρυπών, εκρήξεις ακτίνων γάμμα και βίαιοι πυρήνες μακρινών γαλαξιών.
«Αυτά είναι τα πρώτα δεδομένα με ένα τηλεσκόπιο νετρίνο με ρεαλιστικό δυναμικό ανακάλυψης», λέει ο Francis Halzen, καθηγητής φυσικής του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν-Μάντισον, του χάρτη που καταρτίστηκε χρησιμοποιώντας το AMANDA II, ένα μοναδικό τηλεσκόπιο που δημιουργήθηκε με υποστήριξη από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών (NSF) και αποτελείται από συστοιχίες ανιχνευτών συγκέντρωσης φωτός που θαμμένα σε πάγο 1,5 χιλιόμετρα κάτω από τον Νότιο Πόλο. «Μέχρι σήμερα, αυτός είναι ο πιο ευαίσθητος τρόπος ποτέ να κοιτάξουμε τον ουρανό υψηλής ενέργειας με νετρίνο», λέει.
Η ικανότητα ανίχνευσης νετρίνων υψηλής ενέργειας και εντοπισμού τους στα σημεία προέλευσής τους παραμένει μία από τις πιο σημαντικές αναζητήσεις της σύγχρονης αστροφυσικής.
Επειδή τα κοσμικά νετρίνα είναι αόρατα, μη φορτισμένα και σχεδόν καθόλου μάζα, είναι σχεδόν αδύνατο να εντοπιστούν. Σε αντίθεση με τα φωτόνια, τα σωματίδια που αποτελούν ορατό φως και άλλα είδη ακτινοβολίας, τα νετρίνα μπορούν να περάσουν ανεμπόδιστα μέσω πλανητών, αστεριών, των τεράστιων μαγνητικών πεδίων του διαστρικού χώρου και ακόμη και ολόκληρων γαλαξιών. Αυτή η ποιότητα - που τους καθιστά πολύ δύσκολο να εντοπιστούν - είναι επίσης το μεγαλύτερο πλεονέκτημά τους, επειδή οι πληροφορίες που έχουν για κοσμολογικά απομακρυσμένα και διαφορετικά μη παρατηρήσιμα γεγονότα παραμένουν ανέπαφες.
Ο χάρτης που παράγεται από το AMANDA II είναι προκαταρκτικός, υπογραμμίζει ο Halzen και αντιπροσωπεύει μόνο ένα έτος δεδομένων που συλλέγονται από το τηλεσκόπιο που παγώνεται στον πάγο. Χρησιμοποιώντας δύο ακόμη χρόνια δεδομένων που έχουν ήδη συλλεχθεί με το AMANDA II, ο Halzen και οι συνεργάτες του θα καθορίσουν στη συνέχεια τη δομή του χάρτη του ουρανού και θα ταξινομήσουν πιθανά σήματα από στατιστικές διακυμάνσεις στον παρόντα χάρτη για να τα επιβεβαιώσουν ή να τα απορρίψουν.
Η σημασία του χάρτη, σύμφωνα με τον Halzen, είναι ότι αποδεικνύει ότι ο ανιχνευτής λειτουργεί. «Καθορίζει την απόδοση της τεχνολογίας», λέει, «και δείχνει ότι έχουμε φτάσει στην ίδια ευαισθησία με τα τηλεσκόπια που χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση ακτίνων γάμμα στην ίδια περιοχή υψηλής ενέργειας» του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Αναμένονται περίπου ίσα σήματα από αντικείμενα που επιταχύνουν τις κοσμικές ακτίνες, των οποίων η προέλευση παραμένει άγνωστη σχεδόν έναν αιώνα μετά την ανακάλυψή τους.
Βυθισμένο βαθιά στον πάγο της Ανταρκτικής, το τηλεσκόπιο AMANDA II (Ανταρκτικό Muon και Neutrino Detector Array) έχει σχεδιαστεί για να μην κοιτάζει προς τα πάνω, αλλά κάτω από τη Γη στον ουρανό στο Βόρειο Ημισφαίριο. Το τηλεσκόπιο αποτελείται από 677 γυάλινες οπτικές μονάδες, το καθένα σε μέγεθος μιας μπάλας μπόουλινγκ, τοποθετημένη σε 19 καλώδια τοποθετημένα βαθιά στον πάγο με τη βοήθεια τρυπανιών ζεστού νερού υψηλής πίεσης. Η συστοιχία μετατρέπει έναν κύλινδρο πάγου ύψους 500 μέτρων και διαμέτρου 120 μέτρων σε ανιχνευτή σωματιδίων.
Οι γυάλινες μονάδες λειτουργούν σαν λαμπτήρες αντίστροφα. Ανιχνεύουν και συλλαμβάνουν αχνές και φευγαλέες ραβδώσεις φωτός που δημιουργούνται όταν, κατά καιρούς, νετρίνα συντρίβουν άτομα πάγου μέσα ή κοντά στον ανιχνευτή. Τα υποατομικά ναυάγια δημιουργούν μιόνια, ένα άλλο είδος υποατομικού σωματιδίου που, βολικά, αφήνει μια εφήμερη αφύπνιση του μπλε φωτός στον βαθύ πάγο της Ανταρκτικής. Η λωρίδα φωτός ταιριάζει με τη διαδρομή του νετρίνου και επιστρέφει στο σημείο προέλευσής του.
Επειδή παρέχει την πρώτη ματιά του ουρανού νετρίνων υψηλής ενέργειας, ο χάρτης θα έχει έντονο ενδιαφέρον για τους αστρονόμους γιατί, λέει ο Halzen, «δεν έχουμε ακόμη ιδέα για την επιτάχυνση των κοσμικών ακτίνων ή από πού προέρχονται».
Το γεγονός ότι το AMANDA II έχει πλέον εντοπίσει νετρίνα έως και εκατό φορές την ενέργεια των σωματιδίων που παράγονται από τους πιο ισχυρούς γήινους επιταχυντές αυξάνει την προοπτική ότι μερικά από αυτά μπορεί να ξεκινήσουν στα μεγάλα ταξίδια τους από μερικά από τα πιο εξαιρετικά ενεργητικά γεγονότα στον Κόσμο. Η ικανότητα τακτικής ανίχνευσης νετρίνων υψηλής ενέργειας θα παρέχει στους αστρονόμους όχι μόνο έναν φακό για να μελετούν τέτοια παράξενα φαινόμενα όπως συγκρούσεις μαύρες τρύπες, αλλά και ένα μέσο για να αποκτήσουν άμεση πρόσβαση σε μη επεξεργασμένες πληροφορίες από γεγονότα που συνέβησαν εκατοντάδες εκατομμύρια ή δισεκατομμύρια έτη φωτός πριν και αιώνες.
«Αυτός ο χάρτης θα μπορούσε να περιέχει τις πρώτες ενδείξεις ενός κοσμικού επιταχυντή», λέει ο Halzen. «Αλλά δεν είμαστε ακόμα εκεί».
Το κυνήγι για πηγές κοσμικών νετρίνων θα ενισχυθεί καθώς το Τηλεσκόπιο AMANDA II αυξάνεται σε μέγεθος καθώς προστίθενται νέες σειρές ανιχνευτών. Τα σχέδια απαιτούν το τηλεσκόπιο να αυξηθεί σε ένα κυβικό χιλιόμετρο εξοπλισμένου πάγου. Το νέο τηλεσκόπιο, που είναι γνωστό ως IceCube, θα κάνει τον καθαρισμό του ουρανού για κοσμικές πηγές νετρίνων εξαιρετικά αποτελεσματικό.
«Θα είμαστε ευαίσθητοι στις πιο απαισιόδοξες θεωρητικές προβλέψεις», λέει ο Halzen. «Θυμηθείτε, αναζητούμε πηγές, και ακόμη και αν ανακαλύψουμε κάτι τώρα, η ευαισθησία μας είναι τέτοια που θα μπορούσαμε, στην καλύτερη περίπτωση, να βλέπουμε τη σειρά των 10 νετρίνων το χρόνο. Δεν είναι αρκετά καλό. "
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων WISC
