Перейти до вмісту

Багатоканальна астрономія

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

Багатоканальна астрономія (англ. multi-messenger astronomy) — астрономія, заснована на скоординованому спостереженні та інтерпретації сигналів, реєструємих в різних каналах, таких як електромагнітне випромінювання, гравітаційні хвилі, нейтрино та космічні промені. Вони породжуються різними астрофізичними процесами, і тому розкривають різну інформацію про їхні джерела.

Очікується, що основними багатоканальними джерелами за межами геліосфери будуть компактні подвійні пари (чорні діри та нейтронні зорі), наднові зорі, неправильні нейтронні зірки, гамма-спалахи, активні ядра галактик та релятивістські джети[1][2][3]. У таблиці нижче наведено кілька типів подій і очікуваних каналів.

Виявлення в одному каналі та відсутність сигналу в інших також може бути інформативним[4].

Тип події Електромагнітний Космічні промені Гравітаційні хвилі нейтрино приклад
Сонячний спалах так так - - SOL1942-02-28
Наднова так - передбачений[5] так SN 1987A
Злиття нейтронних зірок так - так передбачений[6] GW170817
Блазар так можливо - так TXS 0506+056 (IceCube)
Активне галактичне ядро так можливо так Messier 77[7][8] (IceCube)
Подія приливного зриву так можливо можливо так AT2019dsg[9] (IceCube)

AT2019fdr[10] (IceCube)

Мережі

[ред. | ред. код]

Система раннього попередження про наднову SNEWS[en], створена в 1999 році в Брукхейвенській національній лабораторії та автоматизована з 2005 року, об'єднує кілька детекторів нейтрино для генерування попереджень про наднову. (Див. також нейтринну астрономія).

Мережа обсерваторій астрофізичних мультимесенджерів (AMON)[11], створена в 2013 році[12], є ширшим і амбітнішим проектом, спрямованим на полегшення обміну попередніми спостереженнями та заохочення пошуку «підпорогових» подій, які не помітні для будь-який окремий інструмент. Він базується в Університеті штату Пенсільванія.

Віхи

[ред. | ред. код]
  • 1940-ті: Визначено, що деякі космічні промені утворюються під час сонячних спалахів[13].
  • 1987: Наднова SN 1987A випромінювала нейтрино, які були зареєстровані в нейтринних обсерваторіях Kamiokande-II, IMB і Baksan, за кілька годин до того, як світло наднової було виявлено оптичними телескопами.
  • Серпень 2017: Злиття нейтронних зір у галактиці NGC 4993 спричинило гравітаційну хвилю GW170817, яку спостерігали детектори LIGO/Virgo. Через 1,7 секунди його спостерігали як гамма-спалах GRB 170817A космічними гамма-телескопами Fermi та INTEGRAL, а його оптичний аналог SSS17a було виявлено через 11 годин в обсерваторії Лас-Кампанас, а потім космічним телескопом Габбла та Dark Energy Survey. Ультрафіолетові спостереження Swift, рентгенівські спостереження Чандра та радіоспостереження на Дуже великому масиві доповнили виявлення. Це була перша подія гравітаційної хвилі, яка спостерігалася з електромагнітним аналогом, тим самим знаменуючи значний прорив в багатоканальній астрономії[14]. Неспостереження нейтрино було пояснено тим, що струмені були сильно відхилені від осі[15]. У жовтні 2020 року астрономи повідомили про триваюче рентгенівське випромінювання від GW170817/GRB 170817A/SSS17a[16].
  • Вересень 2017 (оголошення — липень 2018): 22 вересня IceCube[17] зареєстрував нейтрино надзвичайно високої енергії[18] (близько 290 ТеВ) IceCube-170922A[19] і надіслав сповіщення з координатами можливого джерела. Виявлення гамма-променів з енергією понад 100 МеВ на Fermi-LAT[20] та між 100—400 ГеВ на MAGIC[21] від блазара TXS 0506+056 (повідомлено 28 вересня та 4 жовтня відповідно) узгоджувалось за розташуванням з сигналом нейтрино[22]. Сигнали можна пояснити тим, що протони надвисокої енергії прискорюються в струменях блазарів, утворюючи нейтральні піони (які розпадаються на гамма-промені) і заряджені піони (які розпадаються на нейтрино)[23]. Це перший випадок, коли детектор нейтрино був використаний для визначення місцезнаходження об'єкта в космосі та ідентифікації джерела космічних променів[22][24][25][26][27].
  • Жовтень 2019 (оголошення — лютий 2021): 1 жовтня на IceCube було виявлено нейтрино високої енергії, і подальші вимірювання у видимому світлі, ультрафіолетовому випромінюванні, рентгенівських променях і радіохвилях визначили подію приливного руйнування AT2019dsg як можливе джерело[9].
  • Листопад 2019 (оголошення — червень 2022): друге нейтрино високої енергії, виявлене IceCube, пов'язане з подією приливного руйнування AT2019fdr[28].
  • Червень 2023: астрономи використали новий каскадний нейтринний метод[29], щоб вперше виявити вивільнення нейтрино з галактичної площини Чумацького Шляху, створивши першу карту Галактики на основі нейтрино[30][31].

Примітки

[ред. | ред. код]
  1. ↑ Bartos, Imre; Kowalski, Marek (2017). Multimessenger Astronomy. IOP Publishing. Bibcode:2017muas.book.....B. doi:10.1088/978-0-7503-1369-8. ISBN 978-0-7503-1369-8.
  2. ↑ Franckowiak, Anna (2017). Multimessenger Astronomy with Neutrinos. Journal of Physics: Conference Series. 888 (12009): 012009. Bibcode:2017JPhCS.888a2009F. doi:10.1088/1742-6596/888/1/012009.
  3. ↑ Branchesi, Marica (2016). Multi-messenger astronomy: gravitational waves, neutrinos, photons, and cosmic rays. Journal of Physics: Conference Series. 718 (22004): 022004. Bibcode:2016JPhCS.718b2004B. doi:10.1088/1742-6596/718/2/022004.
  4. ↑ Abadie, J. (2012). Implications for the origins of GRB 051103 from the LIGO observations. The Astrophysical Journal. 755: 2. arXiv:1201.4413. Bibcode:2012ApJ...755....2A. doi:10.1088/0004-637X/755/1/2.
  5. ↑ Supernova Theory Group: Core-Collapse Supernova Gravitational Wave Signature Catalog
  6. ↑ No neutrino emission from a binary neutron star merger. 16 жовтня 2017. Процитовано 20 липня 2018.
  7. ↑ IceCube Collaboration*†; Abbasi, R.; Ackermann, M.; Adams, J.; Aguilar, J. A.; Ahlers, M.; Ahrens, M.; Alameddine, J. M.; Alispach, C. (4 листопада 2022). Evidence for neutrino emission from the nearby active galaxy NGC 1068. Science (англ.). 378 (6619): 538—543. arXiv:2211.09972. Bibcode:2022Sci...378..538I. doi:10.1126/science.abg3395. ISSN 0036-8075. PMID 36378962.
  8. ↑ Staff (3 листопада 2022). IceCube neutrinos give us first glimpse into the inner depths of an active galaxy. IceCube (амер.). Процитовано 23 листопада 2022.
  9. ↑ а б A tidal disruption event coincident with a high-energy neutrino (free preprint)
  10. ↑ Reusch, Simeon; Stein, Robert; Kowalski, Marek; van Velzen, Sjoert; Franckowiak, Anna; Lunardini, Cecilia; Murase, Kohta; Winter, Walter; Miller-Jones, James C. A. (3 червня 2022). Candidate Tidal Disruption Event AT2019fdr Coincident with a High-Energy Neutrino. Physical Review Letters. 128 (22): 221101. arXiv:2111.09390. Bibcode:2022PhRvL.128v1101R. doi:10.1103/PhysRevLett.128.221101. PMID 35714251.
  11. ↑ AMON home page. Архів оригіналу за 30 вересня 2018. Процитовано 11 грудня 2023. [Архівовано 2018-09-30 у Wayback Machine.]
  12. ↑ Smith, M.W.E. та ін. (May 2013). The Astrophysical Multimessenger Observatory Network (AMON) (PDF). Astroparticle Physics. 45: 56—70. arXiv:1211.5602. Bibcode:2013APh....45...56S. doi:10.1016/j.astropartphys.2013.03.003.
  13. ↑ Spurio, Maurizio (2015). Particles and Astrophysics: A Multi-Messenger Approach. Astronomy and Astrophysics Library. Springer. с. 46. doi:10.1007/978-3-319-08051-2. ISBN 978-3-319-08050-5.
  14. ↑ Landau, Elizabeth; Chou, Felicia; Washington, Dewayne; Porter, Molly (16 жовтня 2017). NASA Missions Catch First Light from a Gravitational-Wave Event. NASA. Процитовано 17 жовтня 2017.
  15. ↑ Albert, A. (16 жовтня 2017). Search for high-energy neutrinos from binary neutron star merger GW170817 with ANTARES, IceCube, and the Pierre Auger Observatory. The Astrophysical Journal. 850 (2): L35. arXiv:1710.05839. Bibcode:2017ApJ...850L..35A. doi:10.3847/2041-8213/aa9aed.
  16. ↑ Starr, Michelle (12 жовтня 2020). Astronomers Detect Eerie Glow Still Radiating From Neutron Star Collision Years Later. ScienceAlert (амер.). Процитовано 4 січня 2023.
  17. ↑ Cleary, D. (12 липня 2018). Ghostly particle caught in polar ice ushers in new way to look at the universe. Science. doi:10.1126/science.aau7505.
  18. ↑ Finkbeiner, A. (22 вересня 2017). The New Era of Multimessenger Astronomy. Scientific American. 318 (5): 36—41. doi:10.1038/scientificamerican0518-36. PMID 29672499.
  19. ↑ IceCube Collaboration (12 липня 2018). Neutrino emission from the direction of the blazar TXS 0506+056 prior to the IceCube-170922A alert. Science. 361 (6398): 147—151. arXiv:1807.08794. Bibcode:2018Sci...361..147I. doi:10.1126/science.aat2890. PMID 30002248.
  20. ↑ ATel #10791: Fermi-LAT detection of increased gamma-ray activity of TXS 0506+056, located inside the IceCube-170922A error region.
  21. ↑ Mirzoyan, Razmik (4 жовтня 2017). ATel #10817: First-time detection of VHE gamma rays by MAGIC from a direction consistent with the recent EHE neutrino event IceCube-170922A. Astronomerstelegram.org. Процитовано 16 липня 2018.
  22. ↑ а б Aartsen (12 липня 2018). Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A. Science. 361 (6398): eaat1378. arXiv:1807.08816. Bibcode:2018Sci...361.1378I. doi:10.1126/science.aat1378. PMID 30002226.
  23. ↑ De Angelis, Alessandro; Pimenta, Mario (2018). Introduction to particle and astroparticle physics (multimessenger astronomy and its particle physics foundations). Springer. doi:10.1007/978-3-319-78181-5. ISBN 978-3-319-78181-5.
  24. ↑ Aartsen (12 липня 2018). Neutrino emission from the direction of the blazar TXS 0506+056 prior to the IceCube-170922A alert. Science. 361 (6398): 147—151. arXiv:1807.08794. Bibcode:2018Sci...361..147I. doi:10.1126/science.aat2890. PMID 30002248.
  25. ↑ Overbye, Dennis (12 липня 2018). It Came From a Black Hole, and Landed in Antarctica - For the first time, astronomers followed cosmic neutrinos into the fire-spitting heart of a supermassive blazar. The New York Times. Процитовано 13 липня 2018.
  26. ↑ Neutrino that struck Antarctica traced to galaxy 3.7bn light years away. The Guardian. 12 липня 2018. Процитовано 12 липня 2018.
  27. ↑ Source of cosmic 'ghost' particle revealed. BBC. 12 липня 2018. Процитовано 12 липня 2018.
  28. ↑ Buchanan, Mark (3 червня 2022). Neutrinos from a Black Hole Snack. Physics (англ.). 15: 77. Bibcode:2022PhyOJ..15...77B. doi:10.1103/Physics.15.77.
  29. ↑ Wright, Katherine (2023). Milky Way Viewed through Neutrinos. Physics. Physics 16, 115 (29 June 2023). 16: 115. doi:10.1103/Physics.16.115. Процитовано 1 липня 2023. Kurahashi Neilson first came up with the idea to use cascade neutrinos to map the Milky Way in 2015.
  30. ↑ Chang, Kenneth (29 червня 2023). Neutrinos Build a Ghostly Map of the Milky Way - Astronomers for the first time detected neutrinos that originated within our local galaxy using a new technique. The New York Times. Архів оригіналу за 29 June 2023. Процитовано 30 червня 2023.
  31. ↑ IceCube Collaboration (29 червня 2023). Observation of high-energy neutrinos from the Galactic plane. Science. 380 (6652): 1338—1343. arXiv:2307.04427. doi:10.1126/science.adc9818. Архів оригіналу за 30 червня 2023. Процитовано 30 червня 2023.
Отримано з https://uk.wikipedia.org/w/index.php?title=Багатоканальна_астрономія&oldid=44077778