Aktiivisten galaksien hyväksyminen suurienergisten neutriinojen säteilijöiksi: havaitseminen IceCube-ilmaisimella sekä hyväksymisen vaikeudet

Abstract

IceCube-neutriinoilmaisin on hieman yli kymmenen vuoden toimintansa aikana havainnut suurienergisiä TeV–PeV:n kosmisia neutriinoja. Vielä on epäselvää, missä ja mistä prosesseista havaitut neutriinot ovat syntyneet.

IceCube on havainnut mittaushistoriansa aikana neutriinoja tiettyjen aktiivisten galaksien suunnilta. IceCube Collaboration on nimennyt neljä merkittävintä neutriinokandidaattia, eli mahdollista suurienergisten neutriinojen säteilijää. Myös muutamien aktiivisten galaksien suunnista on havaittu neutriinoja niiden sähkömagneettisten purkausten aikana. Purkausten aikaisista havainnoista on päätelty, että purkauksilla ja neutriinojen synnyllä on yhteys.

Tutkimuksissa ja kandidaattien lopullisessa validoinnissa on kuitenkin useita ongelmia: IceCuben erottelukyky on heikko, taustakohina on suurta, havaittujen kosmisten neutriinojen lukumäärä on liian pieni johtopäätöksien luomiseen ja neutriinojen syntyprosesseja aktiivissa galakseissa ei täysin tiedetä.

Työn tavoitteena on selvittää, kuinka IceCube havaitsee kosmisia neutriinoja, miten aktiiviset galaksit hyväksytään neutriinokandidaateiksi, mikä on purkausten yhteys neutriinoihin ja mitkä seikat vaikeuttavat kandidaattien lopullista validointia. Työssä tutkitaan IceCube Collaborationin ja muiden tutkimusten tekemiä analyyseja aktiivisista galakseista neutriinosäteilijöinä.

Työssä osoitetaan, että vaikka kosmisia neutriinoja on havaittu aktiivisten galaksien suunnilta, jää niiden lopullinen validointi tulevien tutkimusten ja tarkempien havaintojen varaan. Purkausten aikaisia neutriinoja ei ole havaittu vielä tarpeeksi monta, että selvää yhteyttä neutriinoihin voisi muodostaa, mutta yhteyttä ei poissuljeta. Lisäksi, jos aktiiviset galaksit ovat neutriinosäteilijöitä, niitä on todennäköisesti kahta populaatiota: Seyfert-galaksit ja blasaarit, joilla on eri säteilytehot, havainnointikulmat ja neutriinojen syntytavat.