Исследователи надеются использовать нейтрино для поиска источников космического излучения
Новые алгоритмы из Бохума помогают в поисках и исключили несколько кандидатов.
С 2009 года международная исследовательская группа использует детектор нейтрино IceCube на Южном полюсе для поиска источника космического излучения. Новые алгоритмы, разработанные группой профессора Анны Францковиак из Бохума, повышают вероятность обнаружения.
С помощью этих алгоритмов энергия и направление частиц, измеренные детектором IceCube, могут быть определены в реальном времени, что позволяет телескопам по всему миру искать источники частиц. Команда также использует новые алгоритмы для пересмотра архивных данных и недавно исключила несколько кандидатов в источники космических лучей.
Три публикации вышли по результатам этого исследования:
- одна опубликована в The Astrophysical Journal;
- две размещены на сервере препринтов arXiv.
Космическое излучение непрерывно бомбардирует Землю в виде различных частиц, таких как электроны, протоны и нейтрино, однако их происхождение неизвестно. Нейтрино могут проникать через пространство и материю на огромные расстояния без взаимодействия. Это делает их идеальными кандидатами для поиска источников космического излучения, поскольку они проходят более или менее прямой путь от источника к Земле, где их можно обнаружить с помощью IceCube.
Алгоритм Анны Францковиак для анализа траекторий нейтрино работает быстро и точно. «Нам нужно 30 секунд, чтобы рассчитать энергию и направление нейтрино, и немедленно распространить информацию по всему миру», — объясняет Францковиак, руководитель исследовательской группы по мультиволновой и мультимессенджерной астрономии. Она также является членом Центра совместных исследований «Космическая взаимодействующая материя», координируемого в Бохуме.
Команда затем использует более медленный алгоритм для уточнения первого, мгновенного результата, и обновляет исходную информацию о нейтрино. Расчёт траектории теперь в четыре-пять раз точнее, чем с помощью предыдущих методов.
Телескопы по всему миру используют оповещения о нейтрино, чтобы исследовать область неба, откуда пришло нейтрино, в поисках особенно богатых энергией объектов, которые могли бы излучать частицу. «Эти небесные объекты могут светиться очень кратко, поэтому крайне важно, чтобы наша система работала в реальном времени», — говорит Францковиак.
После того как потенциальный источник нейтрино найден, расчёты возобновляются. «Затем мы определяем, насколько вероятно, что, когда мы смотрим в направлении, откуда пришло нейтрино, мы увидим, как такой небесный объект загорается, не имеющий ничего общего с нейтрино», — объясняет Францковиак.
Исследователи рассматривали события приливного разрушения как источники нейтрино. «Они происходят, когда звезда приближается слишком близко к неактивной чёрной дыре, которая не поглощает материю, но растягивает звезду из-за своей сильной гравитации. Сторона звезды, обращённая к чёрной дыре, вытягивается сильнее, чем другая сторона, что может разорвать звезду на части», — говорит физик.
За годы работы IceCube обнаружил три события с нейтрино, которые могли быть связаны с событиями приливного разрушения. Однако «после того, как мы улучшили наш алгоритм для реконструкции траектории, мы проанализировали события снова, и пути нейтрино не совпадают с позициями, где происходили события приливного разрушения», — говорит Францковиак.
Предоставлено Руhr University Bochum.