Phát hiện tín hiệu năng lượng cao đến từ bên ngoài Trái đất

Nhóm quốc tế của các nhà vật lý thiên văn với sự tham gia của Trường Đại học Nghiên cứu Hạt nhân Quốc gia Nga MEPhI đã phát hiện được một tín hiệu của các photon thiên hà năng lượng cao trong dữ liệu của Phòng thí nghiệm Fermi.

Phát hiện này có thể làm sáng tỏ nguồn gốc của neutrino năng lượng cao trước đó đã được ghi nhận tại Đài quan sát hạt Neutrino IceCube trên Trạm Amundsen-Scott ở Nam Cực. Thông tin về phát hiện này được công bố trên tạp chí "Physical Review-D".

Neutrino đi qua những nơi các hạt khác "bị kẹt". Ví dụ, neutrino năng lượng thấp sinh ra từ Mặt trời bay xuyên qua Trái đất và cung cấp thông tin về phản ứng nhiệt hạch trong lõi mặt trời. Các hạt neutrino năng lượng cao đến với chúng ta từ các đối tượng bên ngoài Trái đất mà chúng ta chưa biết và cung cấp những thông tin mà chúng ta không thể nhận được bằng các phương pháp quan sát khác.

Ở năng lượng trên 300 GeV, tín hiệu từ các nguồn bên ngoài thiên hà của chúng ta bị triệt tiêu mạnh.

Khi nghiên cứu dữ liệu của kính viễn vọng Fermi năng lượng cao (trên 300 GeV), các nhà nghiên cứu từ Đại học Nghiên cứu Hạt nhân Quốc gia Nga MEPhI cùng với các đồng nghiệp từ Đại học Paris-Diderot (Pháp), Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy (Na Uy), Đại học Geneva (Thụy Sĩ) đã phát hiện một thành phần mới trong luồng gamma.

"Ở năng lượng trên 300 GeV, tín hiệu từ các nguồn bên ngoài thiên hà của chúng ta bị triệt tiêu mạnh do sự hấp thụ bức xạ gamma trong không gian giữa các thiên hà. Trong khi đó, bên trong thiên hà của chúng ta, bức xạ gamma thực tế không bị hấp thụ. Vì vậy, thành phần mới phải có nguồn trong thiên hà của chúng ta", giáo sư MEPhI Dmitry Semikoz, một trong những tác giả của cuộc nghiên cứu, nói với Sputnik.

Theo nhà khoa học, quang phổ của thành phần mới phù hợp với dòng neutrino bất thường có năng lượng cao đã được phát hiện gần đây trong thí nghiệm IceCube. Vì neutrino luôn được "tạo ra" cùng với tia gamma có phổ tương tự, các nhà khoa học dự đoán rằng, cả hai phổ đều có nguồn gốc chung.

"Trong bài khoa học này, chúng tôi đề xuất hai mô hình giải thích các dữ liệu này. Theo mô hình thự nhất, bức xạ neutrino và gamma được tạo ra trong vùng một thiên hà gần với chúng ta do sự tương tác giữa các tia vũ trụ. Theo mô hình thứ hai, bức xạ neutrino và gamma là kết quả của sự phân rã vật chất tối trong thiên hà của chúng ta", Giáo sư Semikoz nói.

Để xác định mô hình nào là đúng, các nhà khoa học nên chú ý đến tính đồng nhất của các tín hiệu trong các nghiên cứu tiếp theo. Nếu nguồn gốc của tín hiệu là sự phân rã vật chất tối, thì tầm quan trọng của nghiên cứu này là rất cao. Nhưng, ngay cả nếu tín hiệu đến từ một nguồn vật lý thiên văn gần, chúng ta lần đầu tiên có cơ hội làm sáng tỏ nguồn gốc tia vũ trụ tạo ra bức xạ neutrino và gamma mà chúng ta quan sát.

Nga đang xây dựng Kính thiên văn Neutrino Dưới nước Sâu Baikal "Gigaton Water Detector" có kích thước lên tới 1km khối. Theo kế hoạch, vào năm 2020, độ nhạy cảm của kính thiên văn Baikal sẽ tương đương với thí nghiệm IceCube. Để quan sát phần trung tâm của thiên hà chúng ta, kính viễn vọng Baikal thậm chí còn tốt hơn IceCube, vì nó nằm ở Bắc Bán cầu (các nhà nghiên cứu ở Nam Cực thường quan sát các hạt neutrino "xuyên qua Trái đất" theo nghĩa đen).

• Vệ tinh của Trung Quốc phát hiện ra các tín hiệu bí ẩn trong vũ trụ

Từ khóa liên quan:

tín hiệu năng lượng cao

tín hiệu năng lượng bên ngoài trái đất

neutrino năng lượng cao

kính viễn vọng Fermi

bức xạ gamma

MEPhI Dmitry Semikoz