Ett enormt neutrinobservatorium begravt djupt i Antarktis is har bara upptäckt den andra extragalaktiska källan till de svårfångade partiklarna som någonsin hittats.
I resultat publicerades förra veckan i Vetenskap, IceCube-samarbetet rapporterar upptäckten av neutriner från en "aktiv galax" kallad NGC 1068, som ligger cirka 47 miljoner ljusår från jorden.
Hur man upptäcker en neutrino
Neutrinos är mycket skygga fundamentala partiklar som inte ofta interagerar med något annat. När de först upptäcktes på 1950-talet insåg fysiker snart att de på något sätt skulle vara idealiska för astronomi.
Eftersom neutriner så sällan har något med andra partiklar att göra, kan de färdas obehindrat över universum. Men deras blyghet gör dem också svåra att upptäcka. För att fånga tillräckligt för att vara användbar behöver du en mycket stor detektor.
Det är där IceCube kommer in. Under sju somrar från 2005 till 2011 borrade forskare vid amerikanska Amundsen-Scott South Pole Station 86 hål i isen med en varmvattenborr. Varje hål är nästan 2.5 kilometer djupt, cirka 60 centimeter brett och innehåller 60 ljusdetektorer i basketstorlek fästa på en lång kabelsträcka.
Hur hjälper detta oss att upptäcka neutriner? Ibland kommer en neutrino att stöta in i en proton eller neutron i isen nära en detektor. Kollisionen producerar en mycket tyngre partikel som kallas en myon, som färdas så snabbt att den avger ett blått sken, som ljusdetektorerna kan plocka upp.
Genom att mäta när detta ljus kommer till olika detektorer kan riktningen som myonen (och neutrinon) kom ifrån beräknas. När man tittar på partikelenergierna visar det sig att de flesta neutriner som IceCube upptäcker skapas i jordens atmosfär.
Men en liten del av neutrinerna kommer från yttre rymden. Från och med 2022 har tusentals neutrinos från någonstans i det avlägsna universum identifierats.
Var kommer neutrinos ifrån?
De verkar komma ganska jämnt från alla håll, utan att några tydliga ljuspunkter dyker upp. Detta betyder att det måste finnas många källor till neutriner där ute.
Men vilka är dessa källor? Det finns gott om kandidater, exotiskt klingande objekt som aktiva galaxer, kvasarer, blazarer och gammastrålningskurar.
2018 tillkännagav IceCube upptäckten av den första identifierade högenergi-neutrino-sändaren: en blazar, som är en speciell typ av galax som råkar skjuta en stråle av högenergipartiklar i jordens riktning.
Blazaren, känd som TXS 0506+056, identifierades efter att IceCube såg en enda högenergineutrino och skickade ut ett brådskande astronomtelegram. Andra teleskop sprang för att ta en titt på TXS 0506+056 och upptäckte att den också sänder ut mycket gammastrålar samtidigt.
Detta är vettigt, eftersom vi tror att blazarer fungerar genom att öka protoner till extrema hastigheter, och dessa högenergiprotoner interagerar sedan med annan gas och strålning för att producera både gammastrålar och neutriner.
En aktiv galax
Blazaren var den första extragalaktiska källan som någonsin upptäckts. I den här nya studien identifierade IceCube den andra.
IceCube-forskarna undersökte om det första decenniet av data som de hade samlat in och använde tjusiga nya metoder för att ta fram skarpare mätningar av neutrinoriktningar och energi.
Som ett resultat kom en redan intressant ljuspunkt i bakgrundens neutrino-glöd i skarpare fokus. Omkring 80 neutriner hade kommit från en ganska närliggande, välstuderad galax som heter NGC 1068 (även känd som M77, eftersom det är den 77:e posten i den berömda 18-talskatalogen över intressanta astronomiska objekt skapad av den franske astronomen Charles Messier).
NGC 47 ligger cirka 1068 miljoner ljusår från jorden och är en känd "aktiv galax", en galax med en extremt ljus kärna. Den är ungefär 100 gånger närmare än blazaren TXS 0506+056, och dess vinkel i förhållande till oss gör att gammastrålar från dess kärna skyms från vår sikt av damm. Neutriner zoomar dock glatt rakt genom dammet och ut i rymden.
Den här nya upptäckten kommer att ge en mängd information till astrofysiker och astronomer om exakt vad som händer inuti NGC 1068. Det finns redan hundratals artiklar som försöker förklara hur galaxens inre kärna fungerar, och de nya IceCube-data lägger till en del information om neutriner som kommer att bidra till att förfina dessa modeller.
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
Image Credit: NASA / ESA / A. van der Hoeven
