Svalasti sjónauki heims útbýr fyrsta fiseindakortið af Vetrarbrautinni
Í fyrsta sinn hefur IceCube fiseindasjónaukinn útbúið einstaka mynd af Vetrarbrautinni okkar, ekki með hjálp ljóss heldur „draugaeinda“, nánar tiltekið háorkufiseinda. Myndin er afrakstur samstarfs alþjóðlegs hóps meira en 350 vísindamanna og er í raun kort sem varpar ljósi á háorkuferli sem móta Vetrarbrautina okkar.
IceCube er fiseindasjónauki á Suðurheimskautinu. Sjónaukinn er í eindanemi úr einum milljarði tonna (1 km3) af jökulís, skammt frá Amundsen-Scott rannsóknarstöðinni á Suðurpólnum. Í sjónaukanum eru 5160 ljósnemar fastir á strengi sem liggja lóðrétt ofan í 86 borholur í jökulísnum niður á allt að 2500 metra dýpi.
IceCube tilraunastofan að nóttu til undir Vetrarbrautinni og Suðurljósum. Mynd: Yuya Makino, IceCube/NSF
Fiseindir eru því sem næst masssalausar og óhlaðnar eindir. Þær eru öreindir sem verða til dæmis til við kjarnasamruna í stjörnum og þegar stjörnur springa.
Á Jörðinni verða fiseindir til í kjarnorkuverum, agnahröðlum eins og Large Hadron Collider, kjarnorkusprengingum og jafnvel eldingum. Þá verða fiseindir líka til þegar háorkugeimgeislar, róteindir á því sem næst ljóshraða, skella á efni á Jörðinni og valda fiseindaflóði.
Meirihluti fiseinda sem þjóta um geiminn í dag urðu til fljótlega eftir að alheimurinn varð til. Síðan hefur alheimurinn þanist út og kólnað en fiseindir haldið áfram eins og ekkert hafi í skorist. Í alheiminum er því fiseindakliður eða fiseindabakgrunnsgeislun, svipuð örbylgjukliðnum og hinum nýuppgötvaða þyngdarbylgjuklið.
Efni er fiseindum sjaldnast nokkur fyrirstaða. Á hverri sekúndu streyma 100 billjón fiseindir í gegnum líkamann þinn. Þær streyma frá upprunastöðum sínum til Jarðar án þess að verða fyrir neinum áhrifum á leiðinni. Þess vegna eru þær stundum kallaðar „draugaeindir“.
Flestar fiseindir þjóta í gegnum Jörðina og IceCube sjónaukann á Suðurpólnum. En fyrir kemur að þegar ein og ein fiseind skellur á efni verða aðrar rafhlaðnar agnir til við áreksturinn. Ljósblossi myndast sem IceCube var byggður til að fanga. Þess vegna eru ljósmælarnir í kolniðamyrkri jökulíssins. Styrkur ljósblossans og mynstrið sem hann framkallar gerir vísindamönnum kleift að áætla orku, stefnu og auðkenni upprunalegu fiseindarinnar.
Skýringarmynd sem sýnir uppbyggingu IceCube fiseindasjónaukans sem grafinn er í jökulís Suðurheimskautsins. Mynd: IceCube/NSF
Kortið sem IceCube bjó til af Vetrarbrautinni okkar er algerlega ný sýn á heimkynni okkar í alheiminum. Geislunin stafar frá víxlverkunum milli geimgeisla – háorkuróteinda og þyngri atómkjarna – og gass og ryks í fleti Vetrarbrautarinnar sem óhjákvæmilega býr til bæði gammageisla og fiseindir. IceCube sjónaukinn náði að fanga 60 þúsund fiseindir yfir tíu ára tímabil.
Næstu skref eru að greina uppsprettur fiseindanna í Vetrarbrautinni og læra þannig meira um hvernig hún er uppbyggð.
Draugaeindir varpa nýju ljósi á Vetrarbrautina okkar
Sævar Helgi Bragason 01. júl. 2023 Fréttir
Svalasti sjónauki heims útbýr fyrsta fiseindakortið af Vetrarbrautinni
Í fyrsta sinn hefur IceCube fiseindasjónaukinn útbúið einstaka mynd af Vetrarbrautinni okkar, ekki með hjálp ljóss heldur „draugaeinda“, nánar tiltekið háorkufiseinda. Myndin er afrakstur samstarfs alþjóðlegs hóps meira en 350 vísindamanna og er í raun kort sem varpar ljósi á háorkuferli sem móta Vetrarbrautina okkar.
IceCube er fiseindasjónauki á Suðurheimskautinu. Sjónaukinn er í eindanemi úr einum milljarði tonna (1 km3) af jökulís, skammt frá Amundsen-Scott rannsóknarstöðinni á Suðurpólnum. Í sjónaukanum eru 5160 ljósnemar fastir á strengi sem liggja lóðrétt ofan í 86 borholur í jökulísnum niður á allt að 2500 metra dýpi.
IceCube tilraunastofan að nóttu til undir Vetrarbrautinni og Suðurljósum. Mynd: Yuya Makino, IceCube/NSF
Fiseindir eru því sem næst masssalausar og óhlaðnar eindir. Þær eru öreindir sem verða til dæmis til við kjarnasamruna í stjörnum og þegar stjörnur springa.
Á Jörðinni verða fiseindir til í kjarnorkuverum, agnahröðlum eins og Large Hadron Collider, kjarnorkusprengingum og jafnvel eldingum. Þá verða fiseindir líka til þegar háorkugeimgeislar, róteindir á því sem næst ljóshraða, skella á efni á Jörðinni og valda fiseindaflóði.
Meirihluti fiseinda sem þjóta um geiminn í dag urðu til fljótlega eftir að alheimurinn varð til. Síðan hefur alheimurinn þanist út og kólnað en fiseindir haldið áfram eins og ekkert hafi í skorist. Í alheiminum er því fiseindakliður eða fiseindabakgrunnsgeislun, svipuð örbylgjukliðnum og hinum nýuppgötvaða þyngdarbylgjuklið.
Efni er fiseindum sjaldnast nokkur fyrirstaða. Á hverri sekúndu streyma 100 billjón fiseindir í gegnum líkamann þinn. Þær streyma frá upprunastöðum sínum til Jarðar án þess að verða fyrir neinum áhrifum á leiðinni. Þess vegna eru þær stundum kallaðar „draugaeindir“.
Flestar fiseindir þjóta í gegnum Jörðina og IceCube sjónaukann á Suðurpólnum. En fyrir kemur að þegar ein og ein fiseind skellur á efni verða aðrar rafhlaðnar agnir til við áreksturinn. Ljósblossi myndast sem IceCube var byggður til að fanga. Þess vegna eru ljósmælarnir í kolniðamyrkri jökulíssins. Styrkur ljósblossans og mynstrið sem hann framkallar gerir vísindamönnum kleift að áætla orku, stefnu og auðkenni upprunalegu fiseindarinnar.
Skýringarmynd sem sýnir uppbyggingu IceCube fiseindasjónaukans sem grafinn er í jökulís Suðurheimskautsins. Mynd: IceCube/NSF
Kortið sem IceCube bjó til af Vetrarbrautinni okkar er algerlega ný sýn á heimkynni okkar í alheiminum. Geislunin stafar frá víxlverkunum milli geimgeisla – háorkuróteinda og þyngri atómkjarna – og gass og ryks í fleti Vetrarbrautarinnar sem óhjákvæmilega býr til bæði gammageisla og fiseindir. IceCube sjónaukinn náði að fanga 60 þúsund fiseindir yfir tíu ára tímabil.
Næstu skref eru að greina uppsprettur fiseindanna í Vetrarbrautinni og læra þannig meira um hvernig hún er uppbyggð.