Et enormt neutrinobservatorium begravet dybt i Antarktis is har kun opdaget den anden ekstra-galaktiske kilde til de undvigende partikler, der nogensinde er fundet.
I resultater udgivet i sidste uge i Videnskab, IceCube-samarbejdet rapporterer påvisningen af neutrinoer fra en "aktiv galakse" kaldet NGC 1068, som ligger omkring 47 millioner lysår fra Jorden.
Sådan finder du en neutrino
Neutrinoer er meget generte fundamentale partikler, som ikke ofte interagerer med noget andet. Da de først blev opdaget i 1950'erne, indså fysikere hurtigt, at de på nogle måder ville være ideelle til astronomi.
Fordi neutrinoer så sjældent har noget at gøre med andre partikler, kan de rejse uhindret gennem universet. Men deres generthed gør dem også svære at opdage. For at fange nok til at være nyttig, har du brug for en meget stor detektor.
Det er her, IceCube kommer ind i billedet. I løbet af syv somre fra 2005 til 2011 borede forskere ved USA's Amundsen-Scott South Pole Station 86 huller i isen med et varmtvandsbor. Hvert hul er næsten 2.5 kilometer dybt, omkring 60 centimeter bredt og indeholder 60 lysdetektorer på størrelse med basketball, der er fastgjort til en lang kabelstrækning.
Hvordan hjælper dette os med at opdage neutrinoer? Lejlighedsvis vil en neutrino støde ind i en proton eller neutron i isen nær en detektor. Kollisionen producerer en meget tungere partikel kaldet en myon, der rejser så hurtigt, at den udsender et blåt skær, som lysdetektorerne kan opfange.
Ved at måle, hvornår dette lys ankommer til forskellige detektorer, kan retningen myonen (og neutrinoen) kom fra, beregnes. Når man ser på partikelenergierne, viser det sig, at de fleste af de neutrinoer, IceCube registrerer, er skabt i Jordens atmosfære.
En lille del af neutrinoerne kommer dog fra det ydre rum. Fra 2022 er tusindvis af neutrinoer fra et sted i det fjerne univers blevet identificeret.
Hvor kommer neutrinoer fra?
De ser ud til at komme nogenlunde ensartet fra alle retninger, uden at der dukker nogen tydelige lyspunkter op. Det betyder, at der skal være en masse kilder til neutrinoer derude.
Men hvad er disse kilder? Der er masser af kandidater, objekter med eksotisk lyd som aktive galakser, kvasarer, blazarer og gammastråleudbrud.
I 2018 annoncerede IceCube opdagelsen af den første identificerede højenergi-neutrino-emitter: en blazar, som er en særlig slags galakse, der tilfældigvis affyrer en stråle af højenergipartikler i Jordens retning.
Kendt som TXS 0506+056, blev blazaren identificeret, efter at IceCube så en enkelt højenergineutrino og sendte et presserende astronomtelegram. Andre teleskoper forsøgte at tage et kig på TXS 0506+056 og opdagede, at den også udsendte en masse gammastråler på samme tid.
Dette giver mening, fordi vi tror, at blazarer virker ved at booste protoner til ekstreme hastigheder, og disse højenergiprotoner interagerer derefter med anden gas og stråling for at producere både gammastråler og neutrinoer.
En aktiv galakse
Blazaren var den første ekstragalaktiske kilde, der nogensinde blev opdaget. I denne nye undersøgelse identificerede IceCube den anden.
IceCube-forskerne genundersøgte det første årti af data, de havde indsamlet, og anvendte fancy nye metoder til at udtrække skarpere målinger af neutrino-retninger og energi.
Som et resultat kom et allerede interessant lyspunkt i baggrundens neutrino-glød i skarpere fokus. Omkring 80 neutrinoer var kommet fra en ret nærliggende, velundersøgt galakse kaldet NGC 1068 (også kendt som M77, da det er den 77. indgang i det berømte katalog over interessante astronomiske objekter fra det 18. århundrede skabt af den franske astronom Charles Messier).
NGC 47, der ligger omkring 1068 millioner lysår fra Jorden, er en kendt "aktiv galakse", en galakse med en ekstremt lys kerne. Den er omkring 100 gange tættere på end blazaren TXS 0506+056, og dens vinkel i forhold til os betyder, at gammastråler fra dens kerne er skjult for vores udsyn af støv. Neutrinoer zoomer dog gladeligt lige gennem støvet og ud i rummet.
Denne nye opdagelse vil give et væld af information til astrofysikere og astronomer om, hvad der præcist foregår inde i NGC 1068. Der er allerede hundredvis af artikler, der forsøger at forklare, hvordan galaksens indre kerne fungerer, og de nye IceCube-data tilføjer nogle oplysninger om neutrinoer, som vil hjælpe med at forfine disse modeller.
Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.
Billede Credit: NASA / ESA / A. van der Hoeven
