Neutrinii adora puzzle-urile complicate

de drd. Alice Mihaela Păun

23.05.2025

Neutrinii, numiți și mesageri astrofizici datorită distanțelor mari pe care le pot parcurge prin Univers fără să interacționeze cu materia, sunt extrem de greu de detectat. În vederea detecției acestor particule, a fost necesară construcția unui telescop de neutrini cu un volum de 1 km³ și localizarea lui la adâncime mare în ghețarii de la Polul Sud – IceCube Neutrino Observatory [https://icecube.wisc.edu/]. Neutrinii care interacționează în proximitatea detectorului produc particule relativiste care generează evenimente luminoase ce pot fi „văzute” de „ochii” instrumentației (module optice).

Datele achiziționate de IceCube în ceea ce privește Galaxia NGC 1086 [1], numită și Galaxia Calamarului, arată un flux de neutrini de energii foarte mari (TeV), acompaniat de un flux de raze gamma extrem de slab (GeV) observat de telescoapele Fermi [2] și MAGIC [3]. NGC 1086 este o galaxie activă cu o regiune centrală (AGN – Active Galactic Nuclei) care conține o gaură neagră supermasivă și emite materie și energie sub formă de jeturi. Discrepanța dintre cele două fluxuri de particule reprezintă un puzzle intrigant pentru cercetători, deoarece aceste nuclee galactice active emit, de obicei, fluxuri de neutrini și raze gamma cu energii comparabile, în urma interacției între protoni și fotoni [4].

Un articol recent [5] prezintă o explicație îndrăzneață pentru puzzle-ul neutrinilor emisi din AGN, care se potrivește cu observațiile prezente: un nou mecanism de producere a neutrinilor de mare energie. Originea fluxului de neutrini ar putea fi chiar corona, o regiune de plasmă densă și fierbinte ce înconjoară gaura neagră supermasivă centrală. Cele mai abundente elemente din Univers sunt Hidrogenul și Heliul. Prin urmare, dacă un nucleu de Heliu este accelerat în jeturile unei găuri negre supermasive, se ciocnește de fotoni în domeniul ultraviolet și se „sparge”, eliberând cei doi protoni și cei doi neutroni pe care îi conține [4]. Protonii au o durată de viață mare, însă neutronii sunt instabili și se dezintegrează în neutrini de energii mari fără să producă raze gamma. Electronii generați în dezintegrare interacționează cu câmpurile de radiație și produc raze gamma ce corespund intervalului de energii din observațiile celor doi detectori.

Rezultatele acestui studiu ne ajută să înțelegem mai bine cum funcționează jeturile de materie prezente în galaxiile active și modul în care neutrinii de energii mari pot fi produși fără un flux corespunzător de raze gamma.

Galaxia Messier 77

Sursa foto: ESA/Hubble & NASA, L. C. Ho, D. Thilker

Noi configuratii pentru detectorii de unde gravitationale au fost descoperite cu ajutorul inteligentei artificiale

de drd. Maria Ișfan

16.05.2025

Sursă foto: https://humansofligo.blogspot.com/, https://news.mit.edu/

    LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, în română: Observatorul Interferometru Laser de unde Gravitaționale)  este un detector de unde gravitaționale care operează pe baza principiului interferometriei laser de tip Michelson. Configurația este una tipică, cu două fascicule laser perpendiculare și elemente optice precum oglinzi și separatoare de fascicule.

    Folosind un singur fascicul laser, zece oglinzi și separatoare de fascicule și doi senzori, se pot obține peste o sută de milioane de configurații diferite ale detectorului. Cu ajutorul unui program de inteligență artificială numit Urania, cercetătorii au găsit cincizeci de configurații mai avantajoase decât cea originală.

    Față de LIGO, acești potențiali detectori au sensibilitate crescută, prezintă mai puțin zgomot și pot observa mai bine semnalul gravitațional emis de două stele neutronice care s-au ciocnit.

    Această nouă abordare poate fi folosită pentru a alege designul experimentelor din multe domenii ale fizicii, accelerând ritmul în care știința face noi descoperiri.

Sursă știre: https://journals.aps.org/prx/pdf/10.1103/PhysRevX.15.021012

Amprente antice în spatiu-timp...

de drd. Florentina Pîslan

09.05.2025

    În prezent, cunoaștem că undele gravitaționale pot fi împărțite în 4 categorii diferite în funcție de sursele care le produc, de experimentele care le detectează și de frecvența lor, anume: stocastice, continue, de tip “inspiral” și de tip “burst”. Atunci când două găuri negre se ciocnesc, se creează unde gravitaționale de tip “inspiral” care nu doar că se propagă prin Univers, dar își și lasă pentru totdeauna amprenta în continuumul spațiu-timp, asemeni unui scaun care lasă o adâncitură pe covor. Acest efect poartă denumirea de “memory effect”, adică “efect de memorie” și ar putea reprezenta cheia descoperirii unor găuri negre mici și antice, posibil formate la începutul Universului, numite Găuri Negre Primordiale.

    De ce sunt fascinante aceste obiecte? Deoarece ele ar putea fi fragmente din Big Bang (mai vechi și decât stelele!), mici cât un oraș, dar la fel de dense ca o planetă și chiar candidații principali pentru materia întunecată.

    În articolul “Gravitational Wave Memory of Primordial Black Hole Mergers”, cercetătorii explorează dacă viitoarele observatoare de unde gravitaționale, respectiv LISA și Einstein Telescope, ar putea detecta aceste obiecte. Detectorii vor căuta să le identifice atât prin recunoașterea semnalului de “chirp” (în română: “ciripit”) produs la momentul ciocnirii a două astfel de obiecte, cât și prin analizarea amprentei lăsate în continuumul spațiu-timp. Pentru a înțelege mai bine diferența dintre cele două tipuri de semnale, cel de “chirp” poate fi imaginat ca un sunet exploziv, dar trecător, în timp ce efectul de memorie este ca o cicatrice permanentă. Cu cât masele obiectelor ce produc semnalul de “chirp” sunt mai mari, cu atât și semnalul poate fi mai ușor de identificat. 

    Astfel, conform studiului, din cauza dimensiunii reduse a Găurilor Negre Primordiale, efectul de memorie ar putea fi singurul semn prin care acestea ar putea fi detectate, iar observarea acestui tip de efect ar putea confirma predicțiile lui Einstein într-un mod nou.

Și mai multe luni...

de drd. Florin Constantin

30.04.2025

Credit imagine: NASA/JPL/Caltech

    În luna martie, Uniunea Astronomică Internațională (International Astronomical Union – IAU) a recunoscut descoperirea a 128 de noi luni aparținând planetei Saturn. În urma acestei descoperiri, numărul total de luni ale planetei Saturn a ajuns la 274, cel mai mare din sistemul nostru solar la ora actuală. O lună este orice obiect ceresc format natural care orbitează alt corp ceresc.

    Descoperirea a fost făcută în 2023 de un grup de cercetători din mai multe țări, care au folosit imagini luate de Telescopul Canada-France-Hawaii. „Noile” luni au diametre mici, de câțiva kilometrii, și toate au forme neregulate. De asemenea, multe dintre ele par să se miște pe orbită grupate, ceea ce poate sugera că au aceleași origini. Momentan, le-au fost atribuite șiruri de litere și numere pe post de nume până când numele exacte vor fi găsite. Pentru a păstra tradiția de a folosi nume de zei, sunt luate în considerare nume de zei nordici, inuiți și galezi.

    Această descoperire poate să ne ofere mai multe informații despre perioada incipientă a sistemului nostru solar, dominată de coliziuni între copuri cerești, dar și despre formarea inelelor planetei Saturn.

    Lista completă actuală a lunilor planetei Saturn poate fi găsită aici.