Εργαστηριακός αστροφυσικός ανακαλύπτει νέα πηγή νετρίνων υψηλής ενέργειας

Από την ιστοσελίδα eurekalert.org, 7 Μαρτίου 2003

 Ένας εργαστηριακός αστροφυσικός  του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence, που συνεργάζεται με μια διεθνή ομάδα ερευνητών, έχει ανακαλύψει ότι νετρίνα υψηλής ενέργειας -- τα σωματίδια-φάντασμα που αλληλεπιδρούν σπάνια με την υπόλοιπη ύλη -- παράγονται στους δίσκους προσαύξησης των αστέρων νετρονίων σε αρκετά σημαντικά ποσά για να ανιχνευθούν από την επόμενη γενιά των τηλεσκοπίων νετρίνων.

Χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις υπολογιστών, η ομάδα των επιστημόνων, που περιλαμβάνει τον αστροφυσικό Diego Torres, έχει δείξει ότι οι δίσκοι προσαύξησης των αστέρων νετρονίων μπορούν να είναι μια σημαντική νέα πηγή για τα νετρίνα υψηλής ενέργειας. Τα νετρίνα θεωρούνται ότι είναι η τελική έκβαση μιας αλυσίδας αντιδράσεων ξεκινώντας από συγκρούσεις πρωτονίων (πυρήνες υδρογόνων) μεταξύ της ύλης που βρίσκεται στο δίσκο προσαύξησης και σωματιδίων που επιταχύνονται στη μαγνητόσφαιρα του πάλζαρ (pulsar).

Ένα αστέρι νετρονίων είναι ένα συμπαγές αντικείμενο, μια δυνατή τελική κατάσταση της εξέλιξης ενός ογκώδους αστεριού. Αυτά συνήθως είναι δυαδικά αστρικά σύστημα. Σε τέτοια συστήματα, η τροχιά των δύο αστεριών περιοδικά έρχονται πιο κοντά σε ένα σημείο, όπου η ισχυρή βαρύτητα από το άστρο νετρονίων μπορεί να απορροφήσει αέριο από τον αστρικό του σύντροφο. Η μεταφορά του αερίου πάνω στο άστρο νετρονίων (η γνωστή προσαύξηση) είναι ένα ταραχώδες γεγονός που δημιουργεί μια λαμπρή ακτινοβολία.

Ο Torres και οι συνάδελφοί του παρατήρησαν ότι κατά τη διάρκεια της τροχιακής περιόδου (110 ημερών) του A0545+26 -- ένα κοντινό και αρκετά μελετημένο δυαδικό σύστημα ακτίνων X --  μπορούν να παραχθούν  νετρίνα υψηλής ενέργειας κατά τη διάρκεια του κύκλου των περίπου 50 ημερών. Αυτή η ροή των νετρίνων είναι πάνω και πέρα από το θόρυβο υποβάθρου των νετρίνων που αναμένονται στη Γη. Το σύστημα A0535+26 τότε εμφανίζεται ως μια περιοδική πηγή υψηλής ενέργειας νετρίνων, αναφέρει ο Torres.

"Αυτή είναι η πρώτη φορά που έχουμε δείξει ότι τα δυαδικά συστήματα ακτίνων-X μπορούν να είναι μια περιοδική πηγή νετρίνων που μπορούν να ανιχνευθούν από τα τηλεσκόπια της επόμενης γενιάς", λέει ο Torres, ο οποίος εργάζεται στο Ινστιτούτο Γεωφυσικής και της Πλανητικής Φυσικής του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence.

Ο Torres μαζί με επιστήμονες από το Βορειοανατολικό Πανεπιστήμιο, Instituto Argentino de Radioastronomia και το Ινστιτούτο Max Planck για την Φυσική, θα παρουσιάσει την έρευνά του στην προσεχή έκδοση του Αστροφυσικού Περιοδικού Astrophysical Journal.

Τα άστρα νετρονίων έχουν αποδειχθεί από καιρό σαν εργαστήρια φυσικής στο διάστημα, επειδή παρέχουν βαθιές γνώσεις στη φύση της ύλης και της ενέργειας. Ο Torres και οι συνάδελφοί του θεωρούν ότι οι αστρονόμοι θα είναι σε θέση να χρησιμοποιήσουν το IceCube. Αυτό είναι ένα διεθνές παρατηρητήριο νετρίνων υψηλής ενέργειας, όγκου ενός κυβικού χιλιομέτρου που χτίζεται τώρα και που θα εγκατασταθεί κάτω από τον πάγο του Νότιου Πόλου  -- για να ανιχνεύσουν τα νετρίνα των άστρων νετρονίων.

"Το IceCube θα μπορούσε να δείξει πώς διαμορφώνεται περιοδικά ένας δίσκος προσαύξησης στο A0545+26 και μετά εξαφανίζεται καθώς τα δύο αστέρια βρίσκονται σε τροχιά το ένα στο άλλο", αναφέρει ο Torres. "Τα νετρίνα από αυτόν τον δίσκο θα υπερέβαιναν εκείνα από οποιοδήποτε άλλο αστρικό σύστημα νετρονίων που ξέρουμε".

Η ομάδα προτείνει ότι η μελέτη του δίσκου προσαύξησης στο A0545+26 είναι ακριβώς η αρχή της αστρονομίας των πολυσωματιδίων, όπου ανιχνεύονται συγχρόνως τα φωτόνια σε όλα τα μήκη κύματος μαζί με τα νετρίνα.