Teleskop w jeziorze Bajkał wykrył sygnał z odległej galaktyki

Znajdujący się w wodach jeziora Bajkał na Syberii teleskop Baikal-GVD zarejestrował przypadek oddziaływania, które prawdopodobnie pochodzi od neutrina o bardzo wysokiej energii, 43 TeV. Co ciekawe, kierunek jego nadejścia pokrywa się na niebie z położeniem jednego z najjaśniejszych blazarów. W międzynarodowej grupie pracującej przy detektorze są naukowcy z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN.

20211221_teleskop_03.jpg

Wyprawa zimowa na jezioro Bajkał w 2019 r. Fot. Bair Szajbonow z Laboratorium Problemów Jądrowych Dżelepowa w Zjednoczonym Instytucie Badań Jądrowych w Dubnej.

Podwodny teleskop neutrinowy wykrył 8 grudnia 2021 r. sygnał z rozbłysku radiowego. Kierunek nadejścia sygnału pokrywa się na niebie z położeniem blazaru PKS 0735+17. Oddziaływanie pojawiło się zaledwie cztery godziny po zaobserwowaniu innego sygnału neutrinowego w eksperymencie IceCube na Antarktydzie. Sygnał prawdopodobnie pochodzi z tego samego źródła.

Rzadkie zjawisko: rozbłysk z obserwacją dwóch sygnałów 

Blazar to odległa, aktywna galaktyka, emitująca silny strumień promieniowania w kierunku Ziemi. PKS 0735+17 jest jednym z najjaśniejszych obiektów tego typu na niebie. Ten kandydat na źródło neutrin bardzo wysokich energii obecnie emituje potężny rozbłysk w zakresie promieniowania gamma, rentgenowskiego i radiowego.

Neutrina to cząstki elementarne, które oddziałują bardzo słabo, a co za tym idzie – bardzo rzadko. Dzięki temu niosą niezaburzoną informację o źródle swojego pochodzenia, które może znajdować się daleko. Neutrino jest bardzo trudne do wykrycia, dlatego potrzebne są bardzo duże detektory o objętości aktywnej rzędu kilometra sześciennego.

Teleskop Baikal-GVD jest właśnie takim detektorem. Pokrywa objętość ok. pół kilometra sześciennego i znajduje się w czystych wodach jeziora Bajkał na Syberii. Ciągle też trwa jego rozbudowa. Ma on osiągnąć objętość aktywną kilometra sześciennego. Pierwszy etap budowy zakończył się na początku 2021 r. Zadaniem detektora jest rejestracja sygnałów pochodzących od cząstek wtórnych, powstałych w rzadkich oddziaływaniach neutrin. Takie sygnały to błyski światła, tzw. promieniowania Czerenkowa.

Teleskop Baikal-GVD buduje międzynarodowy zespół z wiodącą rolą Instytutu Badań Jądrowych w Moskwie i Zjednoczonego Instytutu Badań Jądrowych w Dubnej. W przedsięwzięciu bierze udział ok. 70 naukowców i inżynierów z 11 ośrodków badawczych z Rosji, Niemiec, Polski, Czech, Słowacji i Kazachstanu. Grupa fizyków z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN pracuje w nim pod kierunkiem dr. hab. Pawła Maleckiego.

20211221_teleskop_04.jpg

Wyprawa zimowa na jezioro Bajkał w 2019 r. Fot. Konrad Kopański z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN.

Podwodne teleskopy

Baikal-GVD nie jest jedynym tego typu detektorem. Detektor IceCube znajduje się w lodach Antarktydy i działa od 2010 roku. Jest on jednak zorientowany przede wszystkim na obserwację północnej półkuli nieba, podczas gdy Baikal-GVD – na południową (czyli w stronę np. centrum galaktyki Drogi Mlecznej). Na półkuli północnej jest także konstruowany teleskop KM3Net, który jednak pokrywa na razie dużo mniejszą objętość aktywną.

20211221_teleskop_01.jpg

Wyprawa zimowa na jezioro Bajkał w 2019 r. Fot. Bair Szajbonow z Laboratorium Problemów Jądrowych Dżelepowa w Zjednoczonym Instytucie Badań Jądrowych w Dubnej.

20211221_teleskop_02.jpg

Wyprawa zimowa na jezioro Bajkał w 2019 r. Fot. Bair Szajbonow z Laboratorium Problemów Jądrowych Dżelepowa w Zjednoczonym Instytucie Badań Jądrowych w Dubnej.

Oprac. na podstawie informacji Instytutu Fizyki Jądrowej PAN