科学者たちは高エネルギーのゴースト粒子を「シャドウ」銀河まで追跡する

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天文学者らは、高エネルギーの「ゴースト粒子」を、110億光年離れた星形成銀河であるシャドウブラスターまで追跡した。これは、この粒子、ニュートリノが、138億年の宇宙がまだ30億年しか経っていない頃から私たちに飛来していることを意味します。

この発見は星形成の最初の証拠を提供する 銀河 シャドウ ブラスターは、謎の高エネルギー宇宙ゴーストを宇宙に住まわせる上で重要な役割を果たしていますが、ニュートリノ。これらの粒子は、本質的に質量も電荷も持たず、ほとんど相互作用せずに物質を通過しながらほぼ移動するため、その恐ろしいあだ名が付けられています。 光の速度。文脈として、あなたが前の文を読んでいる間、650 億個を超えるニュートリノがあなたの体のあらゆる平方インチを駆け巡っていました。これは1平方センチメートルあたり約1000億個に相当します。

このような粒子の検出には困難があるにもかかわらず、人類は 1960 年代からニュートリノを検出してきましたが、これらの粒子の発生源はわずか数個しか特定されていません。ニュートリノは、光の粒子である光子に次いで宇宙で 2 番目に豊富な粒子ですが、特定された発生源はこの豊富さを説明できるほど近くにはありません。これにより、他の隠れたニュートリノ発生源、特にニュートリノを高エネルギーに加速できる可能性のある発生源の探索が行われました。この捜索により、赤外線で輝く、正式に JCMT0402-0424 と指定された信じられないほど明るいシャドウ ブラスター銀河が潜在的なニュートリノ発生源であることが特定されました。

「シャドウブラスターは、理論モデルが高エネルギーニュートリノを効率的に生成できると長い間示唆してきた種類の高密度でガスが豊富な環境を備えています。」とミトスサイエンス株式会社の浦田裕司氏は述べています。台湾で 声明で述べた。 「もしそれが確認されれば、シャドウブラスターは高エネルギーニュートリノ現象に直接関係する史上初の塵に覆われた星形成銀河となるでしょう。」

これまでのところ、IC 210922A として知られるこの高エネルギーニュートリノの潜在的な発生源として信頼できる候補は他にありません。

幽霊を追いかける

天文学者は、半年前にこの高エネルギーニュートリノ現象が南極にあるアイスキューブニュートリノ観測所によって検出されたとき、IC 210922A の存在を知らされました。これにより、天文コミュニティは、さまざまな望遠鏡を使用して、このイベントに対応する電磁波の潜在的な発生源を求めて、エリダヌス座に向けて空間をスキャンするようになりました。この実験では、ニュートリノ検出に相当する説得力のあるガンマ線、X 線、または光学的対応物は生成されず、ガンマ線バースト、超新星、潮汐破壊現象 (ブラック ホールが星を激しく引き裂く現象) も IC 210922A と関連付けられる可能性はありませんでした。

浦田氏らは、東アジア天文台が運用するジェームス・クラーク・マクスウェル望遠鏡（JCMT）とサブミリ波アレイ（SMA）を使って独自の探索を開始し、IC 210922Aと関連付けるのに適切な位置と明るさの銀河、シャドウブラスターを発見した。その後、チームはアタカマ大型ミリ波/サブミリ波アレイ (アルマ）、チリ北部にある 66 個の電波アンテナの集合体。

この銀河の発見は、強い重力レンズがあるために可能でした。 重力レンズ 大きな質量を持った物体が地球と遠くの背景源の間にやって来て、時空の構造を湾曲させるときに発生する現象です。背景光源からの光がこの曲率を通過するとき、その経路は湾曲します。その結果、レンズ光源からの光が異なるタイミングで望遠鏡に到達し、増幅が引き起こされます。

シャドウ ブラスターの場合、チームがこの遠方の銀河について何かを知る前に、中重力レンズとして機能する物体、具体的にはどのような種類の物体なのか、その質量、そして私たちからの距離についてさらに知る必要がありました。これを行うために、彼らはジェミニ北望遠鏡とそのジェミニ多物体分光器 (GMOS) およびジェミニ近赤外分光器 (GNIRS) の機器に注目しました。

重力レンズのモデルを決定した後、研究チームはシャドウ ブラスターが、強力な爆発を引き起こす高密度のガスと塵の雲で満たされた非常にコンパクトな中心部を持つ銀河であることを発見しました。 星 配列。このような領域は、強力な粒子加速器として機能すると長い間理論化されてきました。シャドウブラスターにはフィーダー超大質量ブラックホールがないため、この研究は、これらの領域が古いブラックホールを含み、活動銀河核（AGN）から噴出する強力なジェットがない場合でも、依然として宇宙粒子加速器として機能できることを示しています。

全体的なニュートリノ集団についても、この研究はそれを説明するのに役立つ可能性があります。星形成銀河、またはスターバースト銀河は、約 100 億年前の宇宙初期には一般的であったと考えられています。したがって、これらの銀河は大量の高エネルギーニュートリノを生成する可能性があります。しかし、天文学者は重力レンズの背後に隠れているこれらすべての銀河を見つけるほど幸運ではないため、これを証明するのは難しいかもしれません。

「私たちの分析は、この集団がIceCubeによって測定された拡散ニュートリノバックグラウンドの約20％に寄与している可能性があることを示唆しています」と浦田氏は結論づけた。

チームの研究は水曜日（6月17日）にジャーナルに掲載されました 自然の天文学。