Uma partícula fantasma que colidiu com a Antártica retorna a uma estrela dilacerada por um buraco negro

Uma estrela em pedaços após se aproximar de um buraco negro. Os cientistas descobriram um neutrino – a “partícula fantasma” – de tal evento pela primeira vez.

DESY, Laboratório de Comunicação Científica

Em 1º de outubro de 2019, a Terra foi atingida por uma bala cósmica invisível de alta energia movendo-se quase à velocidade da luz. Trilhões dessas balas passam entre galáxias, por todos os nossos corpos Em segundo lugar Sem que saibamos, não há muita ansiedade no planeta – mas este projétil em particular era especial. No fundo do mundo, uma partícula fantasmagórica encontrou seu fim após colidir com uma partícula de gelo. Felizmente, ele fez isso próximo a um detector altamente sensível embutido no Pólo Sul.

A descoberta levou a uma caça intergaláctica ao Portador da Arma Celestial. O que disparou a bala?

Em uma nova pesquisa, Foi publicado na Nature Astronomy na segunda-feiraEm detalhes, os cientistas estão descobrindo uma partícula subatômica – conhecida como neutrino – em Observatório de neutrinos do cubo de gelo Na Antártica. Usando dados da Instalação de Trânsito Zwicky no Observatório Palomar, na Califórnia, os pesquisadores foram capazes de rastrear as origens da bala subatômica até um evento extremo há cerca de 700 milhões de anos: a destruição catastrófica da estrela quando foi cortada por Buraco negro.

É a primeira vez que tal evento é associado à descoberta de neutrinos.

Os neutrinos são frequentemente descritos como “partículas fantasmas” porque não têm carga elétrica e têm pequenas massas que desaparecem. Como a luz, eles viajam basicamente em linha reta desde seu destino. Outras partículas carregadas estão à mercê de campos magnéticos, mas os neutrinos estão se infiltrando no universo desimpedidos. Nós sabemos que eles fluem do núcleo do Sol em grandes quantidades, e na Terra podemos fazê-los em reatores nucleares e aceleradores de partículas.

Em abril de 2019, a instalação de Zwicky detectou um brilho intenso ao redor de um buraco negro a cerca de 700 milhões de anos-luz de distância. O brilho da luz surgiu quando uma estrela viajou muito perto de um buraco negro, que é cerca de 30 milhões de vezes mais massivo que o sol. A enorme atração gravitacional do buraco negro puxou a estrela e, eventualmente, espagueteDividido por poderes extremistas. Isso é conhecido como “evento de perturbação da maré” ou TDE.

O fim violento da estrela é um ótimo começo para os astrônomos. Eles foram capazes de vincular TDE à descoberta de neutrinos pelo IceCube. Os pesquisadores levantaram a hipótese de que o TDE jogou cerca de metade da estrela quebrada no espaço, enquanto o resto se estabeleceu em torno do buraco negro em um enorme “disco de acreção” de poeira, gás e detritos brilhantes e quentes. As energias desenfreadas em torno do buraco negro do disco fazem com que grandes jatos de matéria sejam liberados para fora do sistema. Esses jatos podem durar centenas de dias e podem explicar o pequeno lapso de tempo entre a visão TDE e a detecção de um neutrino no IceCube.

Os astrofísicos acreditam que isso indica a existência de um “motor central” agindo como um Natural >> adjetivo Um acelerador de partículas pode criar neutrinos de alta energia, alguns dos quais podem colidir com a Terra.

“O neutrino apareceu relativamente tarde, meio ano após o início da festa das estrelas”, disse Walter Winter, o astrofísico teórico. Síncrotron Alemão, Ou DESY. “Nosso modelo explica esse tempo naturalmente.”

Winter e co-autora Cecilia Lunardini Publique seus modelos Na mesma edição da Nature Astronomy na segunda-feira.

É assim que o disco de acreção se parece ao redor de um buraco negro supermassivo. Os jatos estão fluindo para longe do buraco negro central. A luz acima de um buraco negro é, na verdade, do outro lado do buraco – um buraco negro dobra o espaço-tempo de forma que pareça estar rodeado por luz.

DESY, Laboratório de Comunicação Científica

A descoberta de neutrinos provenientes do TDE é uma façanha para os astrônomos que esperam entender o universo de novas maneiras. Os cientistas só foram capazes de Rastreie o neutrino de volta à sua fonte Uma vez no anterior. Foi IceCube quem fez a descoberta também. Em 2017, pesquisadores do observatório descobriram a assinatura visível de um neutrino e alertaram os astrônomos para o fenômeno. Telescópios foram capazes de rastrear a origem do neutrino até uma galáxia distante que tinha um “blazer” – um enorme buraco negro cercado por um disco de acreção com um jato guia. diretamente No observador.

Ambas as descobertas mostram que os buracos negros são portadores de armas intergalácticas, lançando partículas fantasmas do espaço profundo através do universo. Isso poderia ajudar a dar aos astrônomos uma visão sobre os processos que ocorrem perto de um buraco negro e pode até mesmo começar a resolver um mistério que tem assombrado a astrofísica desde 1960: de onde vêm os raios cósmicos superenergéticos que às vezes colidem com a atmosfera da Terra?

Os pesquisadores descobriram uma série de TDEs desde que a instalação transitória de Zwicky começou a escanear o céu e, no futuro, telescópios mais sensíveis podem ser capazes de conectar essas partículas de alta energia a eventos. IceCube também será importante para melhorar nosso entendimento. O observatório deve receber uma atualização durante as temporadas de 2022 e 2023 na Antártica, apesar da pandemia, o que aumentará o número de descobertas de neutrinos por um fator de 10.

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