Многомессенджерная астрономия
Астрономия с несколькими посланниками — это скоординированное наблюдение и интерпретация нескольких сигналов, полученных от одного и того же астрономического события. Многие типы космологических событий включают сложные взаимодействия между множеством астрофизических процессов, каждый из которых может независимо излучать сигналы характерного типа «посланника»: электромагнитное излучение (включая видимый свет ), гравитационные волны , нейтрино и космические лучи . При получении на Земле выявление того, что разрозненные наблюдения были произведены одним и тем же источником, может позволить улучшить реконструкцию или лучшее понимание события, а также раскрыть больше информации об источнике.
Ожидается, что основными источниками мультимессенджеров за пределами гелиосферы будут компактные двойные пары ( черные дыры и нейтронные звезды ), сверхновые , неправильные нейтронные звезды, гамма-всплески , активные ядра галактик и релятивистские джеты . [1] [2] [3] В таблице ниже перечислены несколько типов событий и ожидаемых посланников.
Обнаружение со стороны одного мессенджера и необнаружение со стороны другого мессенджера также может быть информативным. [4] Например, отсутствие какого-либо электромагнитного аналога может служить доказательством того, что остаток является черной дырой.
Тип события | Электромагнитный | Космические лучи | Гравитационные волны | нейтрино | Пример |
---|---|---|---|---|---|
Солнечная вспышка | да | да | - | - | СОЛ1942-02-28 [5] [ не удалось пройти проверку ] |
сверхновая | да | - | предсказанный [6] | да | СН 1987А |
Слияние нейтронных звезд | да | - | да | предсказанный [7] | GW170817 |
Блазар | да | возможный | - | да | ТХС 0506+056 ( IceCube ) |
Активное ядро галактики | да | возможный | да | Мессье 77 [8] [9] (АйсКуб) | |
Событие приливного разрушения | да | возможный | возможный | да | AT2019dsg [10] (АйсКуб) AT2019фдр [11] (АйсКуб) |
Сети
[ редактировать ]Система раннего предупреждения о сверхновой (SNEWS), созданная в 1999 году в Брукхейвенской национальной лаборатории и автоматизированная с 2005 года, объединяет несколько детекторов нейтрино для генерации предупреждений о сверхновой. (См. также нейтринную астрономию ).
Сеть астрофизических мультимессенджерных обсерваторий (AMON), [12] создан в 2013 году, [13] Это более широкий и амбициозный проект, призванный облегчить обмен предварительными наблюдениями и стимулировать поиск «подпороговых» событий, которые не могут быть уловлены ни одним инструментом. Он базируется в Университете штата Пенсильвания.
Вехи
[ редактировать ]- 1940-е годы некоторые космические лучи : Установлено, что образуются в результате солнечных вспышек . [5]
- 1987 : Сверхновая SN 1987A испустила нейтрино , которые были обнаружены нейтринными обсерваториями Камиоканде -II, IMB и Баксан , за пару часов до того, как свет сверхновой был обнаружен оптическими телескопами.
- Август 2017 г .: Столкновение нейтронной звезды в галактике NGC 4993 привело к появлению гравитационно-волнового сигнала GW170817 , который наблюдался коллаборацией LIGO / Virgo . Через 1,7 секунды он наблюдался как гамма-всплеск GRB 170817A космическим гамма-телескопом Ферми и INTEGRAL , а его оптический аналог SSS17a был обнаружен 11 часов спустя в обсерватории Лас-Кампанас , затем космическим телескопом Хаббла и Тёмным телескопом. Энергетическая камера . Ультрафиолетовые наблюдения Обсерватории Нила Герельса Свифта , рентгеновские наблюдения рентгеновской обсерватории Чандра и радионаблюдения дополнили Очень большой антенной решеткой Карла Дж. Янски это обнаружение. Это было первое событие гравитационной волны, наблюдаемое с помощью электромагнитного аналога, что ознаменовало значительный прорыв в мультимессенджерной астрономии. [14] Ненаблюдение нейтрино было объяснено тем, что струи сильно отклонились от оси. [15] В октябре 2020 года астрономы сообщили о затянувшемся рентгеновском излучении GW170817/GRB 170817A/SSS17a. [16]
- Сентябрь 2017 г. (объявлено в июле 2018 г.): 22 сентября произошло событие чрезвычайно высокой энергии. [17] (около 290 ТэВ) нейтринное событие IceCube-170922A [18] был записан коллаборацией IceCube , [19] [20] который разослал оповещение с координатами возможного источника. Обнаружение гамма-лучей с энергией выше 100 МэВ коллаборацией -LAT. Fermi [21] и от 100 до 400 ГэВ от MAGIC . коллаборации [22] от блазара TXS 0506+056 (зарегистрировано 28 сентября и 4 октября соответственно) было признано позиционно соответствующим нейтринному сигналу. [23] Сигналы можно объяснить протонами сверхвысоких энергий, ускоренными в струях блазаров, производящими нейтральные пионы (распадающиеся на гамма-лучи) и заряженные пионы (распадающиеся на нейтрино). [24] Впервые детектор нейтрино был использован для обнаружения объекта в космосе и идентифицирован источник космических лучей. [23] [25] [26] [27] [28]
- Октябрь 2019 г. (объявлено в феврале 2021 г.): 1 октября в IceCube было обнаружено нейтрино высокой энергии, а последующие измерения в видимом свете, ультрафиолете, рентгеновских лучах и радиоволнах определили событие приливного разрушения AT2019dsg как возможный источник. [10]
- Ноябрь 2019 г. (объявлено в июне 2022 г.): второе нейтрино высокой энергии, обнаруженное IceCube, связано с событием приливного разрушения AT2019fdr. [29]
- Июнь 2023 г .: Астрономы использовали новую технику каскадного нейтрино. [30] впервые обнаружить выброс нейтрино из галактической плоскости галактики Путь Млечный , создав первую карту галактики на основе нейтрино. [31] [32]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бартос, Имре; Ковальский, Марек (2017). Мультимессенджер Астрономия . Издательство ИОП. Бибкод : 2017muas.book.....B . дои : 10.1088/978-0-7503-1369-8 . ISBN 978-0-7503-1369-8 .
- ^ Франковяк, Анна (2017). «Мультимессенджерская астрономия с нейтрино» . Физический журнал: серия конференций . 888 (12009): 012009. Бибкод : 2017JPhCS.888a2009F . дои : 10.1088/1742-6596/888/1/012009 .
- ^ Бранчези, Марика (2016). «Многопосланная астрономия: гравитационные волны, нейтрино, фотоны и космические лучи» . Физический журнал: серия конференций . 718 (22004): 022004. Бибкод : 2016JPhCS.718b2004B . дои : 10.1088/1742-6596/718/2/022004 .
- ^ Абади, Дж.; и др. (Коллаборация LIGO) (2012). «Последствия происхождения GRB 051103 из наблюдений LIGO». Астрофизический журнал . 755 (1): 2. arXiv : 1201.4413 . Бибкод : 2012ApJ...755....2A . дои : 10.1088/0004-637X/755/1/2 . S2CID 15494223 .
- ^ Jump up to: а б Спурио, Маурицио (2015). Частицы и астрофизика: мультимессенджерный подход . Библиотека астрономии и астрофизики. Спрингер. п. 46. дои : 10.1007/978-3-319-08051-2 . ISBN 978-3-319-08050-5 .
- ^ Группа теории сверхновых: Каталог признаков гравитационных волн сверхновой с коллапсом ядра
- ^ «Нет нейтринного излучения при слиянии двойной нейтронной звезды» . 16 октября 2017 года . Проверено 20 июля 2018 г.
- ^ Сотрудничество с IceCube*†; Аббаси, Р.; Акерманн, М.; Адамс, Дж.; Агилар, Дж.А.; Алерс, М.; Аренс, М.; Аламеддин, Дж. М.; Алиспах, К.; Алвес, А.А.; Амин, Нью-Мексико; Андин, К.; Андерсон, Т.; Антон, Г.; Аргуэльес, К. (04.11.2022). «Доказательства излучения нейтрино из близлежащей активной галактики NGC 1068» . Наука . 378 (6619): 538–543. arXiv : 2211.09972 . Бибкод : 2022Sci...378..538I . дои : 10.1126/science.abg3395 . hdl : 1854/LU-01GSA90WVKWXWD30RYFKKK1XC6 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 36378962 . S2CID 253320297 .
- ^ Персонал (3 ноября 2022 г.). «Нейтрино IceCube позволяют нам впервые заглянуть во внутренние глубины активной галактики» . АйсКьюб . Проверено 23 ноября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Событие приливного разрушения, совпадающее с выбросом нейтрино высокой энергии ( бесплатный препринт )
- ^ Ройш, Симеон; Штейн, Роберт; Ковальски, Марек; ван Велцен, Сьерт; Франковяк, Анна; Лунардини, Сесилия; Мурасе, Кохта; Зима, Уолтер; Миллер-Джонс, Джеймс Калифорния; Касливал, манси М.; Гильфанов, Марат (03.06.2022). «Событие-кандидат в приливное разрушение AT2019fdr, совпадающее с нейтрино высокой энергии» . Письма о физических отзывах . 128 (22): 221101. arXiv : 2111.09390 . Бибкод : 2022PhRvL.128v1101R . doi : 10.1103/PhysRevLett.128.221101 . hdl : 20.500.11937/90027 . ПМИД 35714251 . S2CID 244345574 .
- ^ Домашняя страница АМОН
- ^ Смит, MWE; и др. (май 2013 г.). «Сеть астрофизических мультимессенджерных обсерваторий (AMON)» (PDF) . Астрофизика частиц . 45 : 56–70. arXiv : 1211.5602 . Бибкод : 2013APh....45...56S . doi : 10.1016/j.astropartphys.2013.03.003 . hdl : 2060/20140006956 . S2CID 55937718 .
- ^ Ландау, Элизабет; Чоу, Фелиция; Вашингтон, Дьюэйн; Портер, Молли (16 октября 2017 г.). «Миссии НАСА уловили первый свет гравитационно-волнового явления» . НАСА . Проверено 17 октября 2017 г.
- ^ Альберт, А.; и др. (АНТАРЕС, IceCube и обсерватория Пьера Оже) (16 октября 2017 г.). «Поиск нейтрино высоких энергий в результате слияния двойной нейтронной звезды GW170817 с ANTARES, IceCube и обсерваторией Пьера Оже» . Астрофизический журнал . 850 (2): L35. arXiv : 1710.05839 . Бибкод : 2017ApJ...850L..35A . дои : 10.3847/2041-8213/aa9aed . S2CID 217180814 .
- ^ Старр, Мишель (12 октября 2020 г.). «Астрономы обнаружили жуткое свечение, все еще исходящее от столкновения нейтронной звезды спустя годы» . НаукаАлерт . Проверено 4 января 2023 г.
- ^ Финкбайнер, А. (22 сентября 2017 г.). «Новая эра мультимессенджерной астрономии». Научный американец . 318 (5): 36–41. doi : 10.1038/scientificamerican0518-36 . ПМИД 29672499 .
- ^ https://gcn.gsfc.nasa.gov/gcn/gcn3/21916.gcn3 [ текстовый файл с пустым URL-адресом ]
- ^ Клири, Д. (12 июля 2018 г.). «Призрачная частица, пойманная в полярных льдах, открывает новый взгляд на Вселенную» . Наука . дои : 10.1126/science.aau7505 . S2CID 126347626 .
- ^ Сотрудничество с IceCube (12 июля 2018 г.). «Выброс нейтрино в направлении блазара TXS 0506+056 до предупреждения IceCube-170922A». Наука . 361 (6398): 147–151. arXiv : 1807.08794 . Бибкод : 2018Sci...361..147I . дои : 10.1126/science.aat2890 . ПМИД 30002248 . S2CID 133261745 .
- ^ «ATel # 10791: обнаружение Fermi-LAT повышенной гамма-активности TXS 0506+056, расположенной внутри области ошибки IceCube-170922A» .
- ^ Мирзоян, Размик (04.10.2017). «ATel #10817: Впервые обнаружение гамма-лучей VHE с помощью MAGIC с направления, соответствующего недавнему нейтринному событию EHE IceCube-170922A» . Astronomerstelegram.org . Проверено 16 июля 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Аартсен; и др. (Коллаборация IceCube, Fermi-LAT, MAGIC, AGILE, ASAS-SN, HAWC, HESS, INTEGRAL, Kanata, Kiso, Kapteyn, Liverpool Telescope, Subaru, Swift/NuSTAR, VERITAS, команды VLA/17B-403) (12 июля) 2018). «Мультимессенджерские наблюдения вспыхивающего блазара, совпадающего с высокоэнергетическим нейтрино IceCube-170922A». Наука . 361 (6398): eaat1378. arXiv : 1807.08816 . Бибкод : 2018Sci...361.1378I . дои : 10.1126/science.aat1378 . ПМИД 30002226 . S2CID 49734791 .
- ^ Де Анджелис, Алессандро; Пимента, Марио (2018). Введение в физику элементарных частиц и астрочастиц (многоинформационная астрономия и ее основы физики элементарных частиц) . Спрингер. дои : 10.1007/978-3-319-78181-5 . ISBN 978-3-319-78181-5 .
- ^ Аартсен; и др. (Сотрудничество IceCube) (12 июля 2018 г.). «Выброс нейтрино в направлении блазара TXS 0506+056 до предупреждения IceCube-170922A». Наука . 361 (6398): 147–151. arXiv : 1807.08794 . Бибкод : 2018Sci...361..147I . дои : 10.1126/science.aat2890 . ПМИД 30002248 . S2CID 133261745 .
- ^ Прощай, Деннис (12 июля 2018 г.). «Оно пришло из черной дыры и приземлилось в Антарктиде. Впервые астрономы проследили за космическими нейтрино в огнедышащее сердце сверхмассивного блазара» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 13 июля 2018 г.
- ^ «Нейтрино, ударившее в Антарктиду, попало в галактику, находящуюся на расстоянии 3,7 миллиарда световых лет от нас» . Хранитель . 12 июля 2018 г. . Проверено 12 июля 2018 г.
- ^ «Обнаружен источник космических частиц-призраков» . Би-би-си . 12 июля 2018 г. . Проверено 12 июля 2018 г.
- ^ Бьюкенен, Марк (3 июня 2022 г.). «Нейтрино из закуски черной дыры» . Физика . 15 : 77. Бибкод : 2022PhyOJ..15...77B . дои : 10.1103/Физика.15.77 . S2CID 251078776 .
- ^ Райт, Кэтрин (2023). «Млечный Путь сквозь нейтрино» . Физика . 16 . Physics 16, 115 (29 июня 2023 г.): 115. Бибкод : 2023PhyOJ..16..115W . дои : 10.1103/Физика.16.115 .
Курахаши Нейлсон впервые высказал идею использовать каскадные нейтрино для картирования Млечного Пути в 2015 году.
- ^ Чанг, Кеннет (29 июня 2023 г.). «Нейтрино создают призрачную карту Млечного Пути — астрономы впервые обнаружили нейтрино, возникшие в нашей местной галактике, используя новую технику» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 29 июня 2023 года . Проверено 30 июня 2023 г.
- ^ Коллаборация IceCube (29 июня 2023 г.). «Наблюдение нейтрино высоких энергий из плоскости Галактики» . Наука . 380 (6652): 1338–1343. arXiv : 2307.04427 . дои : 10.1126/science.adc9818 . ПМИД 37384687 . Архивировано из оригинала 30 июня 2023 года . Проверено 30 июня 2023 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- АМОН сайт