Kosmiske stråler som består av høyenergiserte elektrisk ladede partikler bomber kontinuerlig jordens atmosfære. Disse partiklene kommer fra det ytre rom, de har reist milliarder av lysår. Men hvor kommer de fra? Hva skyter dem gjennom universet med en så enorm kraft? Disse spørsmålene har vært blant astrofysikkens viktigste utfordringer i over et århundre.
Et internasjonalt forskerteam ledet av Universitetet i Würzburg og Universitetet i Genève (UNIGE) kaster lys over ett aspekt av dette mysteriet: nøytrinoer antas å være født i blazarer, galaktiske kjerner matet av supermassive svarte hull.
Sara Buson har alltid tenkt på det som en betydelig oppgave. I 2017 introduserte forskeren og hans medarbeidere en blazar (TXS 0506+056) som en potensiell nøytrinokilde for første gang. Den studien utløste en vitenskapelig debatt om hvorvidt det virkelig er en sammenheng mellom blazarer og høyenerginøytrinoer.
Etter å ha tatt dette første, positive skrittet, mottok Prof. Busons team midler fra European Research Council for å lansere et ambisiøst forskningsprosjekt med flere budbringere i juni 2021. Å analysere en rekke signaler (eller «budbringere», for eksempel nøytrinoer) fra universet er nødvendig. Hovedmålet er å kaste lys over opprinnelsen til astrofysiske nøytrinoer, som potensielt bekrefter blasarer som den første svært sikre kilden til ekstragalaktiske nøytrinoer med høy energi.
Prosjektet viser nå sin første suksess. Forskere bekrefter at blazarer trygt kan assosieres med astrofysiske nøytrinoer med en enestående grad av sikkerhet.
Andrea Tramacere fra Universitetet i Genève sa: "Akkresjonsprosessen og rotasjonen av det sorte hullet fører til dannelsen av relativistiske jetstråler, der partikler akselereres og sender ut stråling opptil tusen milliarder energier av det synlige lyset! Oppdagelsen av forbindelsen mellom disse objektene og de kosmiske strålene kan være 'Rosetta-steinen' til høyenergiastrofysikk!»
Forskere brukte nøytrinodata fra IceCube Neutrino Observatory i Antarktis og BZCat, en av de mest nøyaktige katalogene over blazarer. Ved å bruke disse dataene måtte de bevise at blazarene hvis retningsposisjoner falt sammen med nøytrinoene ikke var der ved en tilfeldighet.
Forskere utvikler deretter programvare som kan anslå hvor mye fordelingen av disse objektene på himmelen ser like ut.
Andrea Tramacere sa: «Etter å ha kastet terningene flere ganger, oppdaget vi at den tilfeldige assosiasjonen bare kunne overstige den til de virkelige dataene en gang av en million forsøk! Dette er et sterkt bevis på at våre assosiasjoner har rett.»
Til tross for deres prestasjoner, føler studieteamet at antallet ting i denne første prøven bare er "toppen av isfjellet." De har samlet "nye observasjonsbevis" takket være deres innsats, som er nøkkelkomponenten i å lage mer nøyaktige modeller av astrofysiske akseleratorer.
Forskere bemerket, "Det vi trenger å gjøre nå er å forstå hovedforskjellen mellom objekter som sender ut nøytrinoer og de som ikke gjør det. Dette vil hjelpe oss å forstå i hvilken grad miljøet og akseleratoren «snakker» med hverandre. Vi vil da kunne utelukke noen modeller, forbedre prediksjonskraften til andre og til slutt legge flere brikker til det evige puslespillet med kosmisk stråleakselerasjon!»
Tidsreferanse:
- Sara Buson, Andrea Tramacere, et al. Begynn på en reise over universet: Oppdagelsen av ekstragalaktiske nøytrinofabrikker. Publisert 2022 14. juli • © 2022. Forfatteren(e). Publisert av American Astronomical Society. GJØR JEG: 10.3847/2041-8213/ac7d5b
