Первое изображение "призрачной частицы" Млечного Пути

Неуловимые нейтрино раскрывают прежде невиданный портрет нашей галактики От видимого звездного света до радиоволн, Галактика Млечный Путь давно наблюдается через различные частоты электромагнитного излучения, которое она испускает. Ученые теперь представили уникально отличающееся изображение нашей галактики, определив галактическое происхождение тысяч нейтрино - невидимых "призрачных частиц", которые существуют в больших количествах, но обычно проходят сквозь Землю незамеченными. Изображение Млечного Пути на основе нейтрино является первым своего рода: галактический портрет, созданный с помощью частиц материи, а не электромагнитной энергии.

Прорыв был достигнут благодаря сотрудничеству исследователей, использующих нейтринный обсерваторию IceCube, поддерживаемую Национальным научным фондом США, на антарктической станции Амундсена-Скотта. Эта огромная обсерватория обнаруживает тонкие признаки высокоэнергетических нейтрино из космоса, используя тысячи сетевых датчиков, зарытых глубоко в кубическом километре чистого ледяного материала. Результаты были представлены на событии сегодня в университете Дрексель и завтра будут опубликованы в журнале Science.

"На этом этапе человеческой истории мы первые, кто видит нашу галактику не только светом", - говорит физик университета Дрексель Наоко Курахаши Нейлсон в момент, когда она вместе с двумя аспирантами, Стивом Склафани из университета Дрексель и Мирко Хюннефельдом из университета ТУ Дортмунд в Германии, впервые рассмотрели изображение. Курахаши Нейлсон предложила инновационный вычислительный анализ, используемый для создания изображения, и получила финансирование для осуществления своей идеи через грант программы Национального научного фонда США для развития научной карьеры факультета. Помимо трудной задачи просто обнаружения известно труднопоймушных нейтрино (и их отличия от других видов межзвездных частиц), еще более амбициозной целью является определение их происхождения. Когда нейтрино случайно взаимодействует с льдом под IceCube, эти редкие столкновения создают слабые узоры света, которые может обнаружить IceCube.

Некоторые узоры света имеют четкую направленность и ясно указывают на определенную область неба, что позволяет исследователям определить источник нейтрино. Такие взаимодействия были основой для открытия нейтрино IceCube Collaboration в 2022 году, которые пришли из другой галактики, находящейся в 47 миллионах световых лет. Другие взаимодействия менее направленные и создают "размытые шарики света" в прозрачном льду, говорит Курахаши Нейлсон. Ее коллеги из IceCube Collaboration, Склафани и Хюннефельд, разработали алгоритм машинного обучения, который сравнивал относительное положение, размер и энергию более чем 60 000 таких каскадов света, генерируемых нейтрино и записанных IceCube в течение 10 лет.

Три исследователя в течение более двух лет тщательно тестировали и проверяли свой алгоритм, используя искусственные данные, имитирующие обнаружение нейтрино. Когда они наконец подали реальные данные, предоставленные IceCube, на алгоритм, появилась картина, показывающая яркие точки, соответствующие местам в Млечном Пути, предположительно испускающим нейтрино. Они находились в местах, где наблюдались гамма-лучи, которые считались побочным продуктом столкновений космических лучей с межзвездным газом, что теоретически также должно порождать нейтрино.

• Цель устойчивого развития для космоса?
• Сколько времени занимает полет до Луны?
• Древние горячие воды на Марсе указывают на его обитаемое прошлое
• Магнитные вихри на полюсах Юпитера
• Уникальный диск вокруг Веги: что раскрыли телескопы Hubble и Webb
• Учёные готовятся к амбициозному исследованию тёмной материи и энергии
• Объяснено происхождение рентгеновского излучения от черных дыр
• Космический корабль DART NASA навсегда изменил форму и орбиту лунного астероида