Kosmiska strålar som består av starkt strömförsörjda elektriskt laddade partiklar bombarderar kontinuerligt jordens atmosfär. Dessa partiklar kommer från djupa yttre rymden, de har rest miljarder ljusår. Men var kommer de från? Vad skjuter dem genom universum med en sådan enorm kraft? Dessa frågor har varit bland astrofysikens viktigaste utmaningar i över ett sekel.
En internationell forskargrupp ledd av Universitetet i Würzburg och University of Geneva (UNIGE) kastar ljus över en aspekt av detta mysterium: neutriner tros vara födda i blazarer, galaktiska kärnor som matas av supermassiv svarta hål.
Sara Buson har alltid sett det som en betydande uppgift. 2017 introducerade forskaren och hans medarbetare en blazar (TXS 0506+056) som en potentiell neutrinokälla för första gången. Den studien utlöste en vetenskaplig debatt om huruvida det verkligen finns ett samband mellan blazarer och högenergineutriner.
Efter att ha tagit detta första positiva steg, fick Prof. Busons team finansiering från Europeiska forskningsrådet för att lansera ett ambitiöst forskningsprojekt med flera budbärare i juni 2021. Att analysera många signaler (eller "budbärare", till exempel neutriner) från universum är nödvändig. Det primära målet är att belysa ursprunget till astrofysiska neutriner, vilket potentiellt bekräftar blazarer som den första mycket säkra källan till extragalaktiska neutrinos med hög energi.
Projektet visar nu sin första framgång. Forskare bekräftar att blazarer med säkerhet kan associeras med astrofysiska neutriner med en oöverträffad grad av säkerhet.
Andrea Tramacere från universitetet i Genève sa: "Accretionsprocessen och det svarta hålets rotation leder till bildandet av relativistiska jetstrålar, där partiklar accelereras och avger strålning upp till tusen miljarder energier av det synliga ljuset! Upptäckten av sambandet mellan dessa objekt och de kosmiska strålarna kan vara högenergiastrofysikens "Rosetta-sten!"
Forskare använde neutrinodata från IceCube Neutrino Observatory i Antarktis och BZCat, en av de mest exakta katalogerna över blazarer. Med hjälp av dessa data var de tvungna att bevisa att blazarerna vars riktningspositioner sammanföll med neutrinernas positioner inte var där av en slump.
Forskare utvecklar sedan programvara som kan uppskatta hur mycket fördelningarna av dessa objekt på himlen ser likadana ut.
Andrea Tramacere sa, "Efter att ha slagit tärningen flera gånger upptäckte vi att den slumpmässiga associationen bara kunde överstiga den för verkliga data en gång på en miljon försök! Detta är ett starkt bevis på att våra föreningar har rätt.”
Trots sin prestation anser studieteamet att antalet saker i detta första prov bara är "toppen på isberget." De har samlat in "nya observationsbevis" tack vare deras ansträngning, som är nyckelkomponenten för att skapa mer exakta modeller av astrofysiska acceleratorer.
Forskare noterade, "Vad vi behöver göra nu är att förstå den huvudsakliga skillnaden mellan objekt som avger neutriner och de som inte gör det. Detta kommer att hjälpa oss att förstå i vilken utsträckning miljön och acceleratorn "pratar" med varandra. Vi kommer då att kunna utesluta vissa modeller, förbättra andras förutsägelsekraft och slutligen lägga till fler bitar till det eviga pusslet med acceleration av kosmisk strålning!”
Tidskriftsreferens:
- Sara Buson, Andrea Tramacere, et al. Börja en resa över universum: Upptäckten av extragalaktiska neutrinofabriker. Publicerad 2022 14 juli • © 2022. Författaren/författarna. Publicerad av American Astronomical Society. DOI: 10.3847/2041-8213/ac7d5b
