Astrofysikere jubler over løsning af 100 år gammel gåde

På Sydpolen er tusindvis af sensorer gravet ned mellem 1500 og 2500 meters dybde under isens overflade. Det er forskningsstationen IceCube, der er et kæmpemæssigt teleskop til observation af elementarpartiklerne neutrinoer – populært kaldet spøgelsespartikler.

Her er vild jubel over det seneste fund inden for astrofysik, da oprindelsen af den meget energirige kosmiske neutrino har været et mysterium siden sin opdagelse i 2013, en opdagelse IceCube også deltog i. Forskerne har for første gang kunnet se et sammenfald mellem to særlige astronomiske begivenheder: Udledning af neutrinoer og lysglimt samt elektromagnetisk stråling fra de kraftfulde generatorer, kaldet blazarer.

Fundet af, at blazarer er en kilde til neutrinoerne, pryder forsiden af det internationale tidsskrift Science Magazine denne måned, og observationen kan hjælpe med at løse en næsten 100 år gammel gåde, fortæller D. Jason Koskinen, der er adjunkt på Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet. Han er en af de IceCube-forskere, der har gjort det store fund:

”Vi har længe undret os over, hvor disse elementarpartikler opstår, og nu har vi et stærkt bevis for, at blazarer er en kilde til neutrinoer. Opdagelsen er en meget vigtig brik i vores forståelse af universet og de mest energirige og kraftfulde objekter i det,” siger han.

Neutrinoer er en gåde

Forskere over hele verden er dybt interesserede i neutrinoernes adfærd, fordi de både er ekstremt svære at indfange og derfor at undersøge, idet neutrinoer er næsten masseløse og kun interagerer svagt, og samtidig er de den næstmest hyppigt forekommende partikel i universet.

”Neutrinoerne er enestående kosmiske budbringere, fordi de kan rejse gennem hele kosmos uden at afbøjes af magnetfelter og uden at blive standset af mellemliggende stof. Derfor gemmer de på enormt store mængder viden om universets tilblivelse og mekanismer, så hver opdagelse om neutrinoerne er ekstremt vigtig for den videre forskning,” siger Markus Ahlers, adjunkt ved Niels Bohr Institutet og IceCube forsker.

Han forklarer, at neutrinoudledninger hjælper med at afkode de komplicerede mekanismer, der foregår ved partikel acceleration og interaktioner i den ekstremt kraftfulde energi generatorer, blazaren. Blazarer er aktive galakser, hvis kerner udgøres af store sorte huller, som udskiller strømme af stof med en fart tæt på lysets hastighed i vores retning.

Nu hvor forskerne har bevis for, at blazarer er en kilde til neutrino udledning, kan de sætte det i relation til, hvordan det påvirker den elektromagnetiske stråling i universet generelt, fra radiobølger til gamma-stråling.

Tidligere eksperimenter har observeret kosmiske stråler med enorme energier, men IceCubes forskerhold er de eneste, der har observeret neutrinoer med tilsvarende energier. Så forskerne ved, at der er kosmiske acceleratorer derude, men endnu ikke hvilke, der er kraftige nok til at kunne udlede neutrinoer med så høje energier. Opdagelsen af sammenhængen mellem blazarer og neutrinoer er derfor et afgørende skridt i retning af en bedre forståelse for hvor neutrinoer og kosmisk stråling med den højeste energi kommer fra, og en milepæl i vores udforskning af rummet.

Links til videnskabelige publikationer:

Multimessenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A,” The IceCube, Fermi-LAT, MAGIC, AGILE, ASAS-SN, HAWC, H.E.S.S, INTEGRAL, Kanata, Kiso, Kapteyn, Liverpool telescope, Subaru, Swift/NuSTAR, VERITAS, and VLA/17B-403 teams. Science 361, eaat1378 (2018).DOI:10.1126/science.aat1378 (link to http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aat1378)

• Neutrino emission from the direction of the blazar TXS 0506+056 prior to the IceCube-170922A alert,” IceCube Collaboration: M.G. Aartsen et al. Science 361, 147-151 (2018). DOI:10.1126/science.aat2890 (link to http://science.sciencemag.org/cgi/doi/10.1126/science.aat2890)