Một nhóm các nhà khoa học quốc tế lần đầu tiên đã tìm thấy bằng chứng về sự phát xạ neutrino năng lượng cao từ một thiên hà đang hoạt động. Phát hiện này được thực hiện tại Đài quan sát Neutrino IceCube, một đài quan sát neutrino khổng lồ được tài trợ bởi Quỹ Khoa học Quốc gia trải dài 1 tỷ tấn băng được đo bằng thiết bị từ 1.5 đến 2.5 km bên dưới bề mặt Nam Cực gần Nam Cực.
Nhóm đã tìm thấy bằng chứng về phát xạ neutrino từ NGC 1068, còn được gọi là Messier 77, một thiên hà đang hoạt động trong chòm sao Kình Ngư. Nằm cách Trái đất gần 47 triệu năm ánh sáng, thiên hà có thể được quan sát bằng ống nhòm lớn.
Francis Halzen, giáo sư vật lý tại Đại học Wisconsin–Madison và là điều tra viên chính của IceCube, cho biết: “Một hạt neutrino có thể chọn ra một nguồn. Nhưng chỉ có quan sát với nhiều neutrino mới làm lộ ra lõi bị che khuất của các vật thể vũ trụ giàu năng lượng nhất. IceCube đã tích lũy được khoảng 80 neutrino năng lượng teraelectronvolt từ NGC 1068, vẫn chưa đủ để trả lời tất cả các câu hỏi của chúng ta. Tuy nhiên, chúng là bước tiến lớn tiếp theo hướng tới việc hiện thực hóa thiên văn học neutrino.”
Không giống như ánh sáng, neutrino có thể thoát ra khỏi vũ trụmôi trường xung quanh dày đặc nhất với số lượng lớn và chúng có thể làm như vậy trong khi chủ yếu tránh được sự can thiệp từ vật chất và trường điện từ tràn ngập không gian giữa các vì sao. Mặc dù các nhà khoa học đã hình dung ra thiên văn học neutrino trong hơn 60 năm, nhưng việc phát hiện neutrino là vô cùng khó khăn do tương tác yếu của chúng với vật chất và bức xạ. neutrino có thể trả lời tốt nhất các câu hỏi của chúng tôi liên quan đến hoạt động của các vật thể cực đoan nhất trong vũ trụ.
Denise Caldwell, giám đốc bộ phận Vật lý của NSF, cho biết, “Trả lời những câu hỏi sâu rộng này về vũ trụ mà chúng ta đang sống là trọng tâm chính của Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ.”
NGC 1068 là một thiên hà xoắn ốc có thanh chắn. Nó có các cánh tay quấn lỏng lẻo và một chỗ phình trung tâm tương đối nhỏ. Hầu hết bức xạ trong thiên hà được tạo ra bởi vật chất rơi vào một hố đen lớn hơn hàng triệu lần so với chúng ta mặt trời.
Hans Niederhausen, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Bang Michigan và là một trong những người phân tích chính của bài báo, cho biết, “Mô hình gần đây của môi trường lỗ đen trong những vật thể này gợi ý rằng khí, bụi và bức xạ sẽ chặn các tia gamma đi cùng với các neutrino. Phát hiện neutrino này từ lõi của NGC 1068 sẽ cải thiện hiểu biết của chúng ta về môi trường xung quanh các lỗ đen siêu lớn.”
Theo Glauch, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại Đại học Kỹ thuật Munich (TUM) ở Đức, cho biết: “NGC 1068 có thể trở thành ngọn nến tiêu chuẩn cho các kính viễn vọng neutrino trong tương lai. Nó đã là một vật thể được các nhà thiên văn học nghiên cứu kỹ lưỡng, và neutrino sẽ cho phép chúng ta nhìn thiên hà này theo cách khác. Một cách nhìn mới chắc chắn sẽ mang lại những hiểu biết mới.”
Ignacio Taboada, giáo sư vật lý tại Viện Công nghệ Georgia và là người phát ngôn của IceCube Collaboration, cho biết: “Những phát hiện này thể hiện sự cải thiện đáng kể so với nghiên cứu trước đây về NGC 1068 được xuất bản vào năm 2020. Một phần của sự cải tiến này đến từ các kỹ thuật nâng cao và cập nhật cẩn thận về hiệu chuẩn máy dò.”
“Công việc của các nhóm vận hành máy dò và hiệu chuẩn cho phép tái tạo hướng neutrino tốt hơn để xác định chính xác NGC 1068 và cho phép quan sát này. Việc giải quyết nguồn này có thể thực hiện được thông qua các kỹ thuật nâng cao và hiệu chuẩn tinh chỉnh, kết quả của quá trình làm việc chăm chỉ của IceCube Collaboration.”
Phân tích được cải thiện chỉ ra con đường hướng tới các đài quan sát neutrino vượt trội đang hoạt động.
Elisa Resconi, giáo sư vật lý tại TUM và một nhà phân tích chính khác, nói, “Việc khám phá vũ trụ bị che khuất vừa mới bắt đầu, và neutrino sẽ dẫn đầu một kỷ nguyên khám phá mới trong thiên văn học.”
Tạp chí tham khảo:
- Cộng tác ICECUBE et al. Bằng chứng về sự phát xạ neutrino từ thiên hà đang hoạt động gần đó NGC 1068. Khoa học. DOI: 10.1126/khoa học.abg3395
