Znanost in tehnologija

Poudarki

  • Izvor nevarnih kozmičnih žarkov bi lahko bili blazarji
  • Napredek večglasniške astronomije
Ocena novice: Vaša ocena:
Ocena 4.5 od 50 glasov Ocenite to novico!
Divje okoli črne luknje
Prašnato in vroče dogajanje okoli supermasivne črne luknje (podoba je računalniška vizualizacija). Temni del je prašnati disk, ki se segreva in sveti, kar se lahko imenuje kvazar. Če je en od obeh ozkih žarkov usmerjen proti Zemlji, gre za blazar. V žarku je veliko visokoenergijskih kozmičnih delcev (atomskih jeder, protonov ...). Foto: ESA/NASA, the AVO project and Paolo Padovani
Gabrijela Zaharijaš
Gabrijela Zaharijaš je znanstvena koordinatorka znotraj Fermi LAT, torej koordinira delo, podaja znanstvena mnenja, kar na koncu pripelje do člankov, kakršen je tokratni v reviji Science. Rojena je bila v Srbiji, študirala je v ZDA, na Švedskem, Franciji ter Italiji, zdaj pa deluje na Univerzi v Novi Gorici. Foto: Gabrijela Zaharijaš
Površni del poskuševališča IceCube na Antarktiki. Foto: IceCube
IceCube
Ponazoritev opazovalnice IceCube na Antarktiki. Foto: IceCube Collaboration/Google Earth: PGC/NASA U.S. Geological Survy Data SIO,NOAA, U.S. Navy, NGA, GEBCO Landsat/Copernicus
       Odkritje je pomembno zato, ker imamo prvič v rokah neposredne dokaze, da blazarji (ali pa črne luknje v njih središčih) proizvajajo visokoenergijske nevtrine. Vemo, da nevtrini nastanejo, ko elektronsko nabiti kozmični žarki, torej protoni in atomska jedra, stopijo v interakcijo z okolico, zato odkritje tudi nakazuje, da so blazarji zmožni proizvajati visokoenergijske, električno nabite kozmične žarke.       
 Gabrijela Zaharijaš, Univerza v Novi Gorici
Fermi LAT
Nasin vesoljski teleskop Fermi, katerega poglavitni instrument je LAT (Large Area Telescope), je bil izstreljen leta 2008. Foto: NASA E/PO, Sonoma State University, Aurore Simmonet
Večglasniška astronomija
Štirje glasniki o oddaljenem. Foto: IceCube Collaboration
Najprej je osamljeni nevtrino zaznal IceCube, teleskop Fermi je poiskal izvor, nato pa je cela plejada opazovalnic opravila dodatna preučevanja. Foto: Nicolle R. Fuller/NSF/IceCube

Dodaj v

Novo odkritje: izbruh supermasivnega blazarja z nevtrini, sodeluje tudi goriška univerza

Sodelovanje številnih svetovnih opazovalnic
12. julij 2018 ob 17:01,
zadnji poseg: 13. julij 2018 ob 00:52
Ljubljana - MMC RTV SLO

Mednarodna raziskovalna skupina je zaznala visokoenergijske nevtrine in sevanje gama, ugotovila pa je tudi, od kod prihajajo. Izvor so našli v oddaljeni supermasivni črni luknji.

Doslej je človeštvo daleč veliko večino informacij o oddaljenem pridobilo prek svetlobe, nam samoumevne zadeve. Svetloba do nas prihaja iz vseh smeri, nenehno in skoraj od začetka časa. Njeni delci (fotoni) so električno nevtralni, potemtakem se ne zmenijo za vmesna magnetna polja in lahko prispejo do nas dokaj "nedotaknjeni". Potujejo z najvišjo mogočo hitrostjo skozi dolge eone, kar omogoča učinkovito gledanje preteklega. A snov med izvorom in nami lahko fotone ustavi, preusmeri, poleg tega svetlost z razdaljo hitro šibi in milijarde svetlobnih let oddaljene reči je težko opazovati. Radovednost človeštva pa je velika, zato znanstveniki zagrabijo vsako alternativno bilko, da lahko najdejo kaj uporabnega.

V zadnjih letih se krepi t. i. večglasniška astronomija, ki za opazovanje iste tarče poskuša istočasno izkoristiti še katerega od treh ostalih glasnikov o oddaljenem. Slednji so precej teže dostopni in imajo izrazitejše omejitve. To so: težnostno valovanje, kozmični žarki in nevtrini. Za rojstvo aktivne večglasniške astronomije velja lansko odkritje zlitja dveh nevtronskih zvezd, pri katerem so izkoristili tako valovanje prostor-časa kot svetlobna opazovanja.

Nevtrini in sevanje gama z roko v roki
Za naslednji veliki preboj na tem področju je poskrbelo mednarodno sodelovanje, v katerem sodeluje tudi znanstvenica Gabrijela Zaharijaš s Centra za astrofiziko in kozmologijo na Univerzi v Novi Gorici. Uspelo jim je združiti opazovanja nevtrinov in elektromagnetnega valovanja. Za zaznavo prvih je poskrbel observatorij IceCube, ki je že sam po sebi inženirsko in tehnološko čudo (več o njem spodaj), za svetlobo pa Nasin teleskop Fermi LAT in prgišče kopenskih.

Izidi raziskave bodo objavljeni v prestižni znanstveni reviji Science, in sicer v dveh ločenih člankih ta četrtek.

Kako je biti del mednarodne skupine, ki je prišla do znanstvenega preboja, smo povprašali Gabrijelo Zaharijaš. "Seveda je izjemno vznemirljivo! Imela sem srečo, da sem se pridružila Fermijevi ekipi že v letu, ko je bil ta teleskop izstreljen in le malo po končanem doktoratu. V tem času sem bila priča kopici znanstvenih prebojev in odkritij, tako s strani kolaboracije Fermi LAT kot drugih visokoenergijskih eksperimentov. Nasploh je neverjetno, koliko zmogljivih visokoenergijskih eksperimentov za astrofiziko je bilo sproženih v zadnjih desetletjih in kako skupaj skrbijo za odkritja najbolj energijsko bogatih procesov v vesolju. In ker smo šele pred kratkim naredili prve korake v večglasniško astronomijo, je to odkritje šele začetek," je povedala za MMC.

Od ledene kocke do kovinskega robota
Pot do dosežka je bila dolga in težavna. Najprej so morali na južnem polu v izrednem mrazu postaviti observatorij IceCube, razvoj in gradnja sta trajali kar petnajst let, vse do leta 2011. V ledu so naredili kubični kilometer veliko kocko, ki lovi sledi visokoenergijskih nevtrinov. In teh v resnici sploh ne manjka, vsak trenutek jih gre na milijone gre skozi vsak centimeter vaše kože. Toda observatoriju IceCube je do danes uspelo uloviti zgolj nekaj deset posameznih visokoenergijskih nevtrinov, ki so astrofikalnega izvora, torej ne izhajajo iz domačega Osončja in zatorej pomagajo gledati zelo oddaljeno vesolje.

Težava je v tem, da so nevtrini zelo izmuzljivi delci, ki nasprotujejo človeški intuiciji. So skoraj brez mase. Skozi nas potujejo tako rekoč nemoteno, zato ker so imuni na dve od štirih osnovnih sil vesolja. Posledično se ne zmenijo niti za človeške detektorje, neizogibno narejene iz "običajne" snovi. Iz tega razloga IceCube zazna tako malo nevtrinov, zapovrh pa jih nikoli ne vidi neposredno. Le sled, ki jo pusti posamezen nevtrino, če slučajno stopi v interakcijo z ledom, pri čemer prasne nekaj svetlobe. Prav to išče IceCube. (Zakaj lahko nevtrino včasih interagira z navadno snovjo? Več na dnu članka.)

Nato ostane zagonetka, od kod je nevtrino sploh prišel. Informacije o izvoru ne koristijo veliko, če izvora samega sploh ne poznamo. Pri tem izdatno nagaja Sonce, ki nenehno bruha ogromne količine nevtrinov. Astrofizike pa zares zanimajo le tisti, ki prihajajo od drugod. Ločiti je treba zrno od plev, a do zdaj je raziskovalcem uspelo nabrati le natanko 80 zrn, ki niso plod Sonca. Neznano ostaja, čigava v resnici so.

Fermi najde visokoaktiven blazar
Na tej točki je priskočila na pomoč svetloba, na skoraj gasilski način. Ko je IceCube nazadnje ujel svoj plen, je nemudoma poslal opozorilo številnim drugim observatorijem po celem svetu. Ekipa Fermi LAT, v kateri sodeluje Zaharijaševa, je nemudoma pognala svoje instrumente v iskanje "krivca". "Fermi LAT opazuje celotno nebo v svetlobi gama, pri čemer motri okoli 2.000 blazarjev. Po IceCubovemu alarmu je naša ekipa prva zaznala, da astrofizikalni nevtrino prihaja iz smeri blazarja TXS 0506+056, ki je bil v trenutku odkritja nevtrina najbolj aktiven blazar, kar jih je Fermijeva skupina videla v celem desetletju. Vse skupaj je močan indikator, da sta dogodka povezana," je sporočila astrofizičarka.

Fermi je informacijo poslal preostalim observatorijem, ki so se preusmerili in začele opazovati izvorni blazar, da bi bolje razumeli fizikalne procese, ki so porodili zaznani nevtrino.

TXS 0506+056 je 4 milijarde svetlobnih let oddaljen blazar, izjemno svetlo središče galaksije. Sestavljata ga črna luknja v sredini, in okoliška snov, ki potuje proti črni luknji, se med tem vrtinči, medsebojno tre, ob tem segreva in zato močno sveti. Blazarji spadajo med najbolj energetsko bogate in najsvetlejše objekte v vesolju sploh. So podvrsta kvazarjev. Od teh se razlikujejo po tem, da curek energije in žarkov, ki izhaja iz enega izmed polov blazarja, sveti v smeri Zemlje.

Blazarji so lahko izvor kozmičnih žarkov
Da ne bo nesporazuma, nevtrini niso prišli iz same črne luknje, temveč so plod dogajanja tik ob njej. Črna luknja je namreč del prostor-časa, iz katerega noben delec ne more izstopiti. Izjema je le (še nedokazano) Bekenstein-Hawkingovo sevanje, več o tem pojavu v intervjuju s slovenskim fizikom Andrejem Čadežom.

"Odkritje je pomembno zato, ker imamo prvič v rokah neposredne dokaze, da blazarji (ali pa črne luknje v njih središčih) proizvajajo visokoenergijske nevtrine. Vemo, da nevtrini nastanejo, ko elektronsko nabiti kozmični žarki, torej protoni in atomska jedra, stopijo v interakcijo z okolico, zato odkritje tudi nakazuje, da so blazarji zmožni proizvajati visokoenergijske, električno nabite kozmične žarke," je pojasnila. Poenostavljeno, blazarji bi lahko bili eden poglavitnih virov kozmičnih žarkov, katerih izvor človeštvo išče že desetletja.

Kozmični žarki so nevarni za življenje. Ko namreč trčijo v atom, iz njega npr. zbijejo elektron, ga "poškodujejo". To je še posebej škodljivo, če se zgodi na molekulah DNK-ja, kar lahko pripelje do rakavih obolenj. Pred njimi nas dobro varuje domači planet z magnetnim poljem in ozračjem, so pa ena največjih preprek za prihodnja potovanja po vesolju. Sodeč po poskusih na laboratorijskih miših astronavti npr. na poti do Marsa in nazaj ne bi bili izpostavljeni le večjemu tveganju za raka, temveč bi utrpeli tudi možganske poškodbe in si nabirali simptome demence.

V članku je pogosto najti besedo "visokoenergijsko". Kaj to pomeni? IceCubov nevtrino je dospel z energijo 300 TeV. To je 45-krat več od energije, do katere je mogoče delce pospešiti v najzmogljivejšem pospeševalniku na Zemlji, Velikem hadronskem trkalniku v Švici, je pojasnila novogoriška fizičarka.

Kocka globoko v polarnem ledu
IceCube
je, kot nakazuje že ime, kubični kilometer velika "kocka" ledu na Antarktiki, gradnja je stala 279 milijonov dolarjev. Naredili so jo tako, da so v že obstoječo ledeno ploskev zvrtali 86 lukenj, širokih 60 centimetrov, in vanje do globine 2.450 metrov spustili 5.160 optičnih senzorjev, nakar so pustili, da jih uklešči novonastali led. Ti senzorji iščejo fotone, ki nastanejo kot posledica leta nevtrinov. Nevtrini namreč zelo poredko, a včasih vendarle trčijo neposredno v jedro atoma ledu. Pri tem odda nekaj svoje energije in nastane nov, naelektren delec, ki švigne svojo smer po ledeni kocki in pri tem sproži pojav Čerenkova. Gre za učinek, analogno podoben prebitju zvočnega zidu, le da ni povezan s hitrostjo zvoka, temveč hitrostjo svetlobe.* Svetloba skozi skorajda povsem prazno vesolje potuje s svojo najvišjo mogočo hitrostjo. A če potuje skozi gostejši medij, npr. vodo, se upočasni. In če naelektren delec hitrost svetlobe po tem mediju preseže, nastane omenjeni pojav - šele slednjega pa zaznajo detektorji. IceCube izkorišča dejstvo, da je antarktični polarni led precej čist. V njem ni veliko primesi, nečistoč, ki bi ustvarjale dodaten šum v signalu.

* Odstavek je sprva vseboval napačno razlago pojava Čerenkova, kar smo popravili. Za opozorilo se zahvaljujemo uporabniku eMZe.

Video 1: Posnetek NSF-jeve tiskovne konference

Video 2: Ponazoritev zaznave nevtrina v opazovalnici IceCube

Video 3: Blazarjevi žarki prispejo do Zemlje

Video 4: Fermi opazi blazar


Video 5
: Animacija vrtanja, ki je pripeljalo do observatorija IceCube

Aljoša Masten
Prijavi napako
Komentarji
Do Brasil
# 12.07.2018 ob 18:16
@mb128
Čakaj čakaj malo BLAZARJA?! Kaj pa je to?

A si ti prebral clanek?
dunbar
# 12.07.2018 ob 19:50
Mhm? Po splošni teoriji relativnosti na njih deluje gravitacija, kar je eksperimentalno potrjeno.

Gravitacija deluje na prostor, ga ukrivi, s tem pa ukrivi tudi pot (v prostoru linearno) fotonov (svetlobe)... Gravitacijsko lečenje npr. uporabljajo za opazovanje najbolj oddaljenih galaksij,
eMZe
# 12.07.2018 ob 22:42
Aja, avtor, še ena lovska.
Sevanje Čerenkova nima zveze z zaviranjem svetlobe. Zgodi se, ko je lomni n količnik materiala, skozi katerega potuje delec, večji od 1, hitrost delca pa je večja od fazne hitrosti svetlobe v tej snovi c/n.
V svetu naših izkušenj gre približno za nekaj takega kot preboj zvočnega zidu.
eMZe
# 12.07.2018 ob 22:33
mb, prosim lepo.
Praviš, da si prebral članek. Blazar je žal angleška skovanka, ki pomeni približno "blazing quasar", kar pomeni "blazing quasi stellar radio source". Prva in zadnja beseda sta približno angleški, preostale so latinske. Pomeni plameneč ali goreč ali supervroč kao zvezdni sevalni vir (ardens quasi stellae radiantibus origo).
Torej, nekaj, kar na brzino zgled kot zvezda, ki bruha radijske valove, pa vemo, da pač ni zvezda, je nekaj večjega.
Če os bruhanja (masnih) delcev kaže proti nam, ne samo, da nam šprica fotone in nevtrine, meritve dajo čisto drugačno sliko kot za kvazar, ki ga gledamo "od strani". Tako kot se precej drugače počutiš, če gledaš kres od strani kot od zgoraj.

Nevtrini niso potovali hitreje od svetlobe. Ugotovili so, da so izgubili kontakt s skupno uro, zato je odčitek na senzorju, ki je zaznal pljunek nevtrinov nekaj milisekund proč od referenčnega časa, kazal kot da so nevtrini prišli pred fotoni. Saj je bilo vse na dolgo in široko objavljeno. Teta Sklera?
opat
# 12.07.2018 ob 22:03
Super članek. Zanima me samo to, kaj ustvarja to silno energijo. Hvala za odgovor!
generusus
# 13.07.2018 ob 00:45
Pulzar je vrteča se nevtronska zvezda, ki sprošča curke elektromagnetnega valovanja.

Blazar za razliko od pulzarja ni zvezda. Je aktivno galaktično jedro, praviloma s črno luknjo. Blazar je kvazar, ki je orientiran glede na Zemljo tako, da je njegova os oz. izstopajoči curek elektromagnetnega valovanja usmerjen proti Zemlji.
eMZe
# 12.07.2018 ob 22:37
Aja, avtor, TeV niso trilijoni (10 na 18), so bilijoni (10 na 12).
Prav tako kot terabajti.
Je pa res, da ameri vztrajajo na nelogičnih skokih iz milijona na bilijon in trilijon.
generusus
# 12.07.2018 ob 23:46
dunbar

"Gravitacija deluje na prostor, ga ukrivi, s tem pa ukrivi tudi pot (v prostoru linearno) fotonov (svetlobe)... Gravitacijsko lečenje npr. uporabljajo za opazovanje najbolj oddaljenih galaksij,"

Drži, vendar je še pravilneje rečeno, da masa ukrivi prostorčas (tj. ne ukrivi samo prostora), saj prostora in časa ni mogoče obravnavati ločeno. Ukrivljen prostorčas se manifestira kot gravitacijska sila (dejansko ne gre za nobeno silo, ampak za ukrivljeno tkanino prostorčasa).
SMERŠ
# 12.07.2018 ob 20:41
pulsar je kar včasih ostane po supernovi
democenzus
# 12.07.2018 ob 22:53
to je projektor, mi smo pa sam nekje u sliki :)
aja, z eoni se meri cas
nic jih ne upocasni, Tuljava, z experimentom, za katerega je ze pred leti dobil neko nagrado nek japonec ki je namesto ledu uporabljal vodo, sam uspeva jim dokazovat, mikro makro
galoper
# 19.07.2018 ob 10:11
V miniaturni obliki pokvarijo gene, iz česar nastaja nova oblika življenja v obliki rakastih tvorb.
JUSTUM
# 18.07.2018 ob 09:56
Piše: "Odkritje je pomembno zato, ker imamo prvič v rokah neposredne dokaze, da blazarji (ali pa črne luknje v njih središčih) proizvajajo visokoenergijske nevtrine. Vemo, da nevtrini nastanejo, ko elektronsko nabiti kozmični žarki, torej protoni in atomska jedra, stopijo v interakcijo z okolico, zato odkritje tudi nakazuje, da so blazarji zmožni proizvajati visokoenergijske, električno nabite kozmične žarke". ??!!
Dejansko to ne pomeni, "da odkritje nakazuje da so blazarji zmožni proizvajati visokoenergijske, električno nabite kozmične žarke" ker je možno še več drugih prav tako logičnih in možnih razlag, recimo le ena, da "visokoenergetski, električno nabiti kozmični žarki" pridejo iz kozmičnega sevanja in ne iz blazarjev in v tz. "črnih luknjah" ob visokoenergetskih reakcijah s tam prisotnimi delci in atomi/ioni povzročijo nastajanje visokoenergetskih neutrinov"... so pa še možne tudi druge prav tako logične razlage....
Kylie
# 16.07.2018 ob 15:33
Ok, v Orionu.
kislec
# 14.07.2018 ob 21:52
" trčijo neposredno v jedro atoma ledu."

Sam prašam:
A po novem je led element (da ga sestavljajo kar atomi)
pejtevennazrak
# 12.07.2018 ob 20:16
@dunbar
Hvala :) Če prav razumem, je torej treba stvari jemati take kot so zaradi ukrivljenosti prostora, pa tudi če je to posledica gravitacije.
kislec
# 14.07.2018 ob 21:49
" Blazarji ... , da curek energije in žarkov, ki izhaja iz enega izmed polov blazarja, sveti v smeri Zemlje."

No, če morda res Zemlja ni ravno geometrijsko središče vesolja, pa je očitno po pomembnosti : saj vsi blazarji "streljajo" proti njej...
Tuljava
# 12.07.2018 ob 19:38
Kera huda fora. Ker teh visokoenergijskih nevtrinov, ki ne izhajajo iz našega sonca, niso mogli ujeti v senzorje, so le te zakopali par kilometrov pod arktični led, da so jih malce upočasnili.
Kylie
# 13.07.2018 ob 19:23
Imam vrtljivo zvezdno karto. Mi lahko kdo pomaga določiti, v katerem ozvezdju je ta blazar oz blizu katere znane zvezde se vidi z zemlje?
pejtevennazrak
# 12.07.2018 ob 23:30
Jao, hvala za minuse. Mogoče bi se vam dalo natipkat še kakšen odgovor? Nismo vsi doktorirani astrofiziki :)

@democenzus
aja, z eoni se meri cas

hvala, vsaj nekaj. Meni ven vrže geološke dobe na Zemlji. Era ali eon.

@eMZe
Ne trudi se, preveč. Zahtevnih popravkov, ki se tičejo spreminjanja koncepta vsebine celega odstavka ne naredijo...
generacija56
# 13.07.2018 ob 14:49
Ugotavljam, da nas naš centralni medij vedno bolj usmerja v nebo, zgodovino, da ne bi videli bede okoli sebe....
mb128
# 12.07.2018 ob 23:18
eMZe
Ok ok, ne rabiš mi razlagati te stvari. Jaz nevtrine bolj poznam kot nekakšne kozmične podgane, ki še preden kozmična ladja potone, razumi zvezda implodira, to ladjo zapustijo. Ampak kakšno zvezo pa imajo nevtrini in kvazar oz. podzvrst kvazarja pa je onkraj mene. Kolikor je meni znano kvazar pravzaprav ni kozmični objekt pač pa pojav, ki nastane zaradi preozkega "grla" črne luknje. Ko do njega pride nevtrinov tam že zdavnaj ni več!
pejtevennazrak
# 12.07.2018 ob 19:02
Njeni delci (fotoni) so brez mase, zato jih ne zmoti vmesna težnost,....

Mhm? Po splošni teoriji relativnosti na njih deluje gravitacija, kar je eksperimentalno potrjeno.

A pod težnostno valovanje so mišljeni gravitacijski valovi?
alcatraz
# 12.07.2018 ob 18:55
ne znam si predstavljati koliko se realnost razlikuje od računalniške simulacije.
vsx1016
# 12.07.2018 ob 17:52
V čem pa je te zdaj razlika med pulzarji in blazarji?

blejzerji
mb128
# 12.07.2018 ob 22:05
DoBrasil
Sem ja čeprav priznam post festum. Zato se moram najprej opravičiti slavistom. Mea culpa, mea maxima culpa! Obtožil sem vas nečesa česar niste zakrivili.
Da se povrnem k tebi DoBrasil. Preden nadaljujeva najino razpravo imam zate eno že kar nagradno vprašanje! Kaj se zgodi pri zvezdi preden kolabira?! Namig. Svojčas so znanstveniki domnevali, da nevtrini potujejo hitreje od svetlobe a kasneje so to svojo domnevo zavrgli! Zakaj?!
Ergo Blazer kot podzvrst kvazarja?! My ass. Razren če bodo kvazar definirali na novo!
pejtevennazrak
# 12.07.2018 ob 21:16
Ok, še dve vprašanji:
wtf so eone?
In kaj za vraga pomeni, da svetloba šibi?
RJSlo
# 12.07.2018 ob 17:16
No ja. Hvala za dober članek. Se pa to bere kot SF grozljivka.
agenda21
# 12.07.2018 ob 21:04
Goriška univerza? Ne vem zakaj imam določene pomisleke?
democenzus
# 12.07.2018 ob 19:25
eter, prana, chi, orgon........iz tega je imel tesla s pomocjo liter dezevnice elektriko zastonj
mihhhy
# 12.07.2018 ob 20:58
Kakšen obupen slog pisanja. Že v prvem odstavku:

"Doslej je človeštvo DALEČ VELIKO VEČINO INFORMACIJ o oddaljenem pridobilo prek svetlobe, nam samoumevne zadeve."
Kaj to pomeni? Morda "z naskokom največ informacij" ali "skoraj vse informacije"?

"Potujejo z NAJVIŠJO MOGOČO HITROSTJO skozi dolge eone, kar omogoča učinkovito gledanje preteklega." Morda "najvišjo možno hitrostjo"?

Joj, joj..
mb128
# 12.07.2018 ob 17:34
Čakaj čakaj malo BLAZARJA?! Kaj pa je to?! Mislim za KVAZARJE že dolgo vem da obstajajo BLAZARJI pa so zame novum!
A so slavisti že zopet imeli intelektualno orgijo?!
Kazalo