Kosmiske stråler, der består af højt energiserede elektrisk ladede partikler, bombarderer konstant jordens atmosfære. Disse partikler kommer fra det dybe ydre rum, de har rejst milliarder af lysår. Men hvor stammer de fra? Hvad skyder dem gennem universet med sådan en enorm kraft? Disse spørgsmål har været blandt astrofysikkens vigtigste udfordringer i over et århundrede.
Et internationalt forskerhold ledet af Universitetet i Würzburg og University of Geneva (UNIGE) kaster lys over et aspekt af dette mysterium: neutrinoer menes at være født i blazarer, galaktiske kerner fodret af supermassive sorte huller.
Sara Buson har altid tænkt på det som en væsentlig opgave. I 2017 introducerede forskeren og hans medarbejdere en blazar (TXS 0506+056) som en potentiel neutrinokilde for første gang. Denne undersøgelse udløste en videnskabelig debat om, hvorvidt der virkelig er en sammenhæng mellem blazarer og højenergi neutrinoer.
Efter at have taget dette indledende, positive skridt modtog Prof. Busons team midler fra Det Europæiske Forskningsråd til at lancere et ambitiøst multi-budbringer forskningsprojekt i juni 2021. At analysere adskillige signaler (eller "budbringere", for eksempel neutrinoer) fra universet er påkrævet. Det primære mål er at kaste lys over oprindelsen af astrofysiske neutrinoer, hvilket potentielt bekræfter blazarer som den første meget sikre kilde til ekstragalaktiske neutrinoer med høj energi.
Projektet viser nu sin første succes. Forskere bekræfter, at blazarer med sikkerhed kan forbindes med astrofysiske neutrinoer med en hidtil uset grad af sikkerhed.
Andrea Tramacere fra universitetet i Genève sagde, "Akkretionsprocessen og det sorte huls rotation fører til dannelsen af relativistiske stråler, hvor partikler accelereres og udsender stråling op til tusind milliarder energier af det synlige lys! Opdagelsen af forbindelsen mellem disse objekter og de kosmiske stråler kan være højenergiastrofysikkens 'Rosetta-sten'!
Forskere brugte neutrinodata fra IceCube Neutrino Observatory i Antarktis og BZCat, et af de mest nøjagtige kataloger over blazarer. Ved at bruge disse data skulle de bevise, at blazarerne, hvis retningsbestemte positioner faldt sammen med neutrinoernes position, ikke var der tilfældigt.
Forskere udvikler derefter software, der kan vurdere, hvor meget fordelingen af disse objekter på himlen ser ens ud.
Andrea Tramacere sagde, "Efter at have kastet terningerne flere gange, opdagede vi, at den tilfældige association kun kunne overstige de rigtige data én gang ud af en million forsøg! Dette er et stærkt bevis på, at vores foreninger har ret."
På trods af deres præstationer føler undersøgelsesholdet, at antallet af ting i denne indledende prøve kun er "toppen af isbjerget." De har indsamlet "nye observationsbeviser" takket være deres indsats, som er nøglekomponenten i at skabe mere nøjagtige modeller af astrofysiske acceleratorer.
Forskere bemærkede, "Det, vi skal gøre nu, er at forstå hovedforskellen mellem objekter, der udsender neutrinoer, og dem, der ikke gør. Dette vil hjælpe os til at forstå, i hvor høj grad miljøet og acceleratoren 'taler' med hinanden. Så vil vi være i stand til at udelukke nogle modeller, forbedre andres forudsigelsesevne og endelig føje flere brikker til det evige puslespil af kosmisk stråleacceleration!"
Journal Reference:
- Sara Buson, Andrea Tramacere, et al. Begyndelse af en rejse på tværs af universet: Opdagelsen af ekstragalaktiske neutrinofabrikker. Udgivet 2022 14. juli • © 2022. Forfatteren(e). Udgivet af American Astronomical Society. DOI: 10.3847/2041-8213/ac7d5b
