Een internationaal team van wetenschappers heeft voor het eerst bewijs gevonden van hoogenergetische neutrino-emissie uit een actief sterrenstelsel. De ontdekking werd gedaan in het IceCube Neutrino Observatory, een gigantisch neutrino-observatorium gefinancierd door de National Science Foundation dat 1 miljard ton geïnstrumenteerd ijs omspant, 1.5 tot 2.5 kilometer onder het oppervlak van Antarctica nabij de Zuidpool.
Het team heeft bewijs gevonden van neutrino-emissie van NGC 1068, ook bekend als Messier 77, een actief sterrenstelsel in het sterrenbeeld Cetus. Het sterrenstelsel bevindt zich op een afstand van bijna 47 miljoen lichtjaar van de aarde en kan met een grote verrekijker worden waargenomen.
Francis Halzen, hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Wisconsin-Madison en hoofdonderzoeker van IceCube, zei: “Eén neutrino kan een bron aanwijzen. Maar alleen observatie met meerdere neutrino's zal de verduisterde kern van de meest energetische kosmische objecten onthullen. IceCube heeft ongeveer 80 neutrino's aan tera-elektronvolt-energie verzameld uit NGC 1068, wat nog niet genoeg is om al onze vragen te beantwoorden. Toch zijn ze de volgende grote stap in de richting van de realisatie van neutrino-astronomie.”
In tegenstelling tot licht kunnen neutrino’s uit de atmosfeer ontsnappen universum‘s werelds meest dichte omgeving in grote hoeveelheden, en dat kunnen ze doen terwijl ze grotendeels interferentie van materie en de elektromagnetische velden die de interstellaire ruimte doordringen, vermijden. Hoewel wetenschappers al meer dan 60 jaar neutrino-astronomie voor ogen hebben, is het uiterst uitdagend om neutrino's te detecteren vanwege hun zwakke interactie met materie en straling. neutrino's kan het beste antwoord geven op onze vragen over de werking van de meest extreme objecten in de kosmos.
Denise Caldwell, directeur van de afdeling Natuurkunde van NSF, zei: “Het beantwoorden van deze verreikende vragen over het universum waarin we leven is een primaire focus van de Amerikaanse National Science Foundation.”
NGC 1068 is een balkspiraalstelsel. Het heeft losjes gewonden armen en een relatief kleine centrale uitstulping. Het grootste deel van de straling in het sterrenstelsel wordt geproduceerd door materiaal dat in a valt zwart gat miljoenen keren massiever dan de onze Zon.
Hans Niederhausen, een postdoctoraal medewerker aan de Michigan State University en een van de belangrijkste analysatoren van het artikel, zei: “Recente modellen van de omgevingen met zwarte gaten in deze objecten suggereert dat gas, stof en straling de gammastraling zouden moeten blokkeren die anders met de neutrino's gepaard zou gaan. Deze neutrinodetectie vanuit de kern van NGC 1068 zal ons begrip van de omgeving rond superzware zwarte gaten verbeteren.”
Theo Glauch, een postdoctoraal medewerker aan de Technische Universiteit van München (TUM) in Duitsland, zei: “NGC 1068 zou een standaardkaars kunnen worden voor toekomstige neutrinotelescopen. Het is al een zeer goed bestudeerd object voor astronomen, en neutrino's zullen ons in staat stellen dit sterrenstelsel op een andere manier te zien. Een nieuwe kijk zal zeker nieuwe inzichten opleveren.”
Ignacio Taboada, hoogleraar natuurkunde aan het Georgia Institute of Technology en woordvoerder van de IceCube Collaboration, zei: “Deze bevindingen vertegenwoordigen een aanzienlijke verbetering ten opzichte van een eerder onderzoek naar NGC 1068 dat in 2020 werd gepubliceerd. Een deel van deze verbetering kwam voort uit verbeterde technieken en een zorgvuldige update van de detectorkalibratie.”
“Het werk van de detectoroperaties en kalibratieteams maakte betere neutrino-directionele reconstructies mogelijk om NGC 1068 nauwkeurig te lokaliseren en deze observatie mogelijk te maken. Het oplossen van deze bron werd mogelijk gemaakt door verbeterde technieken en verfijnde kalibraties, een resultaat van het harde werk van de IceCube Collaboration.”
De verbeterde analyse wijst de weg naar superieure neutrino-observatoria die al in de maak zijn.
Elisa Resconi, hoogleraar natuurkunde aan TUM en een andere hoofdanalysator, zei, “De onthulling van het verduisterde heelal is nog maar net begonnen, en neutrino’s zullen een nieuw tijdperk van ontdekkingen in de astronomie inluiden.”
Journal Reference:
- ICECBE Collaboration et al. Bewijs voor neutrino-emissie uit het nabijgelegen actieve sterrenstelsel NGC 1068. Wetenschap DOI: 10.1126/wetenschap.abg3395
