Et enormt nøytrinobservatorium begravd dypt i Antarktis is har oppdaget bare den andre ekstragalaktiske kilden til de unnvikende partiklene som noen gang er funnet.
I resultater publisert forrige uke i Vitenskap, IceCube-samarbeidet rapporterer påvisning av nøytrinoer fra en "aktiv galakse" kalt NGC 1068, som ligger rundt 47 millioner lysår fra Jorden.
Hvordan oppdage en nøytrino
Nøytrinoer er veldig sjenerte fundamentale partikler som ikke ofte samhandler med noe annet. Da de først ble oppdaget på 1950-tallet, innså fysikere snart at de på noen måter ville være ideelle for astronomi.
Fordi nøytrinoer så sjelden har noe med andre partikler å gjøre, kan de reise uhindret over universet. Men deres sjenanse gjør dem også vanskelige å oppdage. For å fange nok til å være nyttig, trenger du en veldig stor detektor.
Det er her IceCube kommer inn. I løpet av syv somre fra 2005 til 2011 boret forskere ved USAs Amundsen-Scott South Pole Station 86 hull i isen med en varmtvannsbor. Hvert hull er nesten 2.5 kilometer dypt, omtrent 60 centimeter bredt, og inneholder 60 lysdetektorer på størrelse med basketball festet til en lang kabelstrekning.
Hvordan hjelper dette oss med å oppdage nøytrinoer? Noen ganger vil en nøytrino støte på et proton eller nøytron i isen nær en detektor. Kollisjonen produserer en mye tyngre partikkel kalt en myon, som reiser så fort at den avgir en blå glød, som lysdetektorene kan fange opp.
Ved å måle når dette lyset kommer til forskjellige detektorer, kan retningen myonen (og nøytrinoen) kom fra beregnes. Når man ser på partikkelenergiene, viser det seg at de fleste nøytrinoene IceCube oppdager er skapt i jordens atmosfære.
Imidlertid kommer en liten brøkdel av nøytrinoene fra verdensrommet. Fra og med 2022 har tusenvis av nøytrinoer fra et sted i det fjerne universet blitt identifisert.
Hvor kommer nøytrinoer fra?
De ser ut til å komme ganske jevnt fra alle retninger, uten at noen tydelige lyspunkter dukker opp. Dette betyr at det må være mange kilder til nøytrinoer der ute.
Men hva er disse kildene? Det er nok av kandidater, objekter med eksotisk lyd som aktive galakser, kvasarer, blazarer og gammastråleutbrudd.
I 2018 kunngjorde IceCube oppdagelsen av den første identifiserte høyenergi-nøytrino-emitteren: en blazar, som er en spesiell type galakse som tilfeldigvis skyter en stråle med høyenergipartikler i jordens retning.
Kjent som TXS 0506+056, ble blazaren identifisert etter at IceCube så en enkelt høyenerginøytrino og sendte ut et presserende astronomtelegram. Andre teleskoper rykket ut for å ta en titt på TXS 0506+056, og oppdaget at den også sendte ut mye gammastråler på samme tid.
Dette er fornuftig, fordi vi tror blazarer fungerer ved å øke protoner til ekstreme hastigheter, og disse høyenergiprotonene samhandler deretter med annen gass og stråling for å produsere både gammastråler og nøytrinoer.
En aktiv galakse
Blazaren var den første ekstragalaktiske kilden som noen gang ble oppdaget. I denne nye studien identifiserte IceCube den andre.
IceCube-forskerne undersøkte på nytt det første tiåret med data de hadde samlet inn, og brukte fancy nye metoder for å trekke ut skarpere målinger av nøytrinoretninger og energi.
Som et resultat kom et allerede interessant lyspunkt i bakgrunnens nøytrinoglød i skarpere fokus. Omtrent 80 nøytrinoer hadde kommet fra en ganske nærliggende, godt studert galakse kalt NGC 1068 (også kjent som M77, siden det er den 77. oppføringen i den berømte katalogen over interessante astronomiske objekter fra 18-tallet laget av den franske astronomen Charles Messier).
NGC 47, som ligger omtrent 1068 millioner lysår fra Jorden, er en kjent «aktiv galakse», en galakse med en ekstremt lys kjerne. Den er omtrent 100 ganger nærmere enn blazaren TXS 0506+056, og dens vinkel i forhold til oss betyr at gammastråler fra kjernen er skjult for vårt syn av støv. Imidlertid zoomer nøytrinoer gladelig rett gjennom støvet og ut i verdensrommet.
Denne nye oppdagelsen vil gi et vell av informasjon til astrofysikere og astronomer om nøyaktig hva som foregår inne i NGC 1068. Det er allerede hundrevis av artikler som prøver å forklare hvordan galaksens indre kjerne fungerer, og de nye IceCube-dataene legger til litt informasjon om nøytrinoer som vil bidra til å foredle disse modellene.
Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.
Bilde Credit: NASA / ESA / A. van der Hoeven
