Galaksimizin Nötrino Portresi
Galaksimizin nötrino portresi, Samanyolu’nun içinden gelen yüksek enerjili parçacıkları ortaya çıkarıyor.
Samanyolu galaksimiz, ufuktan ufka uzanan puslu bir yıldız şeridi olarak çıplak gözle görülebilen, gece gökyüzünün hayranlık uyandıran bir özelliğidir.
Antarktika’daki IceCube Nötrino Gözlemevi ilk kez nötrinoları -küçük, hayalet benzeri astronomik haberciler- kullanarak Samanyolu’nun bir görüntüsünü üretti.
Science dergisinde 29 Haziran’da yayımlanan araştırmada, 350’den fazla bilim insanından oluşan uluslararası bir grup olan IceCube İşbirliği, Samanyolu’ndan gelen yüksek enerjili nötrino emisyonunun kanıtlarını sunuyor.
Bu parçacıkların galaksimizin tam olarak neresinden geldiğini henüz bulamadık. Ancak bugünkü sonuç, bizi galaksinin en uç ortamlarından bazılarını bulmaya yaklaştırıyor.
Nötrino Astronomisi
Nötrinolar, başka hiçbir radyasyon veya parçacığın kaçamayacağı yerlerden doğrudan seyahat edebildikleri için kozmosun benzersiz bir görünümünü sunarlar. Bu da onları gökbilimciler için çok ilginç kılıyor çünkü nötrinolar kozmik ışınlar adı verilen başka bir parçacık türünü yaratan aşırı kozmik ortamlara bir pencere sunuyor.
Kozmik ışınlar evrenimize nüfuz eden yüksek enerjili parçacıklardır ancak kökenlerini saptamak zordur. Kozmik ışınlar elektrik yüklüdür, bu da uzaydaki yollarının manyetik alanlar tarafından karıştırıldığı anlamına gelir ve Dünya’ya ulaştıklarında nereden geldiklerini söylemenin bir yolu yoktur.
Samanyolu’nun görünür ışık ve nötrino emisyonlarını (mavi renkte) birleştiren bir portresi.
Bununla birlikte, kozmik ışınları olağanüstü enerjilere hızlandıran ortamlar, nötrinolar da üretir ve nötrinoların elektrik yükü yoktur; bu nedenle güzel düz çizgiler halinde hareket ederler. Dolayısıyla Dünya’ya ulaşan nötrinoların izlediği yolu tespit edebilirsek, bu nötrinoların yaratıldığı yere işaret edecektir.
Ancak bu nötrinoları tespit etmek o kadar kolay değildir.
Nötrinolar Nasıl Avlanır?
IceCube Nötrino Gözlemevi Güney Kutbu’ndan çok uzakta değil. Galaksimizden ve ötesinden gelen yüksek enerjili nötrinoların izlerini aramak için bir kilometreküp bozulmamış Antarktika buzu boyunca dizilmiş 5.000’den fazla ışık sensörü kullanıyor.
Dünya’dan her zaman çok sayıda nötrino geçmektedir ancak bunların sadece küçük bir kısmı geçerken herhangi bir şeye çarpar. Her nötrino etkileşimi küçük bir ışık parlaması yaratır ve IceCube sensörlerinin aradığı da bu küçük parlamalardır. Nötrinonun yönü ve enerjisi, tespit edilen ışık miktarı ve deseninden belirlenebilir.
IceCube, daha önce Samanyolu’nun dışından gelen yüksek enerjili nötrinoları tespit etmişti. Ancak galaksimizin içinden gelen daha düşük enerjili nötrinoları izole etmek daha zor olmuştur.
Çünkü IceCube’ün tespit ettiği bazı parlamalar, Dünya’nın atmosferine çarparak nötrinolar ve müon adı verilen diğer parçacıklar yaratan kozmik ışınlarla ilişkilendirilebilir. Bu parlamaları filtrelemek için IceCube araştırmacıları, atmosferde yaratılan parçacıkları ve daha uzaklardan gelenleri buzda yarattıkları ışık desenlerinin şekline göre ayırt etmenin yollarını geliştirdiler.
İstenmeyen tespitlerin filtrelenmesi, IceCube’ü astrofiziksel nötrinolara karşı daha duyarlı hale getirdi.
Samanyolu’nun nötrino görüntüsünün oluşturulmasını sağlayan son atılım, nötrinolar tarafından üretilen ışık kademelerinin tanımlanmasının yanı sıra nötrinonun yönünün ve enerjisinin belirlenmesini geliştiren makine öğrenimi yöntemlerinden geldi.
Kozmik Işınlara Yaklaşıyoruz
Galaksimizdeki yeni nötrino merceği, galaktik kozmik ışınların en güçlü hızlandırıcılarının nerede bulunduğunu ortaya çıkarmaya yardımcı olacak. Bu parçacıkların ne kadar enerjik olabileceğini ve bu yüksek enerjili galaktik motorların iç işleyişini öğrenmeyi umuyoruz.
Samanyolu’nun beş görünümü: Üstteki iki bant görünür ışık ve gama ışınlarını gösterirken, alttaki üç bant beklenen ve gerçek nötrino sonuçlarını ve ayrıca IceCube tarafından tespit edilen nötrino olaylarının öneminin bir ölçüsünü göstermektedir.
Ancak Samanyolu’ndaki bu hızlandırıcıları henüz tam olarak belirleyemedik. Yeni IceCube analizi, galaksinin geniş bölgelerinden gelen nötrinolar için kanıt buldu ancak bireysel kaynakları ayırt edemedi.
Yeni Zelanda’daki Canterbury Üniversitesi ve Avustralya’daki Adelaide Üniversitesinden ekibimizin bir sonraki adımı gerçekleştirmek için bir planı var.
Muhtemel parçacık hızlandırıcılarının yakınındaki nötrino sinyalini tahmin etmek için modeller yapıyoruz, böylece nötrino aramalarımızı hedefleyebiliriz.
Nötrino astronomisinin zaman çizelgesi.
Lisans öğrencisi Rhia Hewett ve doktora öğrencisi Ryan Burley, hızlandırıcı adayları ve moleküler toz bulutları çiftlerini inceliyor. Nötrinolar, hızlandırıcılardan çıktıktan sonra bulutlarda etkileşime giren kozmik ışınlar tarafından üretilen nötrinoların akışını tahmin etmeyi planlıyorlar.
Elde ettikleri sonuçları, nötrino emisyonlarının kaynakları için IceCube verilerinin odaklanmış bir şekilde araştırılmasını sağlamak için kullanacaklar. Bunun, Samanyolu’ndaki en enerjik süreçlerin sırlarını çözmek için IceCube’ü kullanmanın anahtarını sağlayacağına inanıyoruz.
Kaynak: https://phys.org
Derleyen: Simge Kara
LHC’deki Çarpışmalarda İlk Kez Hayalet Parçacıklar, Nötrinolar Tespit Edildi