Kami Telah Melihat ‘Partikel Hantu’ Meledak Dari Jantung Galaksi yang Terselubung Debu: ScienceAlert

Peran supermasif aktif lubang hitam dalam produksi energi tinggi neutrino dari luar Bima Sakti tampaknya telah dikonfirmasi. Untuk kedua kalinya, fisikawan telah melacak apa yang disebut partikel “hantu” ini ke jantung galaksi di luar jurang ruang intergalaksi.

Dengan kesadaran ini kita dapat memulai sensus nyata dari extragalactics neutrino pabrik dan menggunakan sifat-sifat neutrino untuk memahami lingkungan rumah mereka.

Galaksi yang dimaksud adalah objek yang dipelajari dengan baik yang dikenal sebagai NGC1068 — juga dikenal sebagai Messier 77 atau Galaksi Cumi — spiral berpalang indah yang terletak sekitar 47 juta tahun cahaya dan cukup dekat untuk dilihat dengan teropong.

Dan para ilmuwan telah menghitung lusinan neutrino dalam kisaran teraelectronvolt (TeV) energi tinggi yang datang dari arahnya.

Sejauh ini, satu-satunya neutrino berenergi tinggi adalah partikel TeV tunggal yang dilacak ke sumber ekstragalaksi telah dilacak ke jenis galaksi yang disebut blazar, bernama TXS 0506+056sekitar 3,8 miliar tahun cahaya.

Ini menjadikan pengumpulan data baru yang dikumpulkan oleh IceCube Neutrino Observatory selama 10 tahun menjadi harta karun mutlak.

“Sebuah neutrino dapat mengidentifikasi sumber. Tetapi hanya pengamatan multi-neutrino yang akan mengungkapkan inti yang tidak jelas dari objek kosmik yang paling energik.” kata fisikawan Francis Halzen dari University of Wisconsin-Madison dan Peneliti Utama IceCube.

“IceCube telah mengumpulkan sekitar 80 neutrino energi teraelectronvolt dari NGC 1068, yang belum cukup untuk menjawab semua pertanyaan kami, tetapi mereka jelas merupakan langkah besar berikutnya untuk membuat astronomi neutrino menjadi kenyataan.”

frameborder=”0″ allow=”akselerometer; putar otomatis; tulis clipboard; media terenkripsi; giroskop; gambar-dalam-gambar” memungkinkan layar penuh>

Neutrino hampir tidak bermassa partikel subatom yang diciptakan oleh peluruhan radioaktif yang menembus alam semesta.

Mereka mengalir terus-menerus melalui segala sesuatu dan merupakan salah satu partikel paling umum di alam semesta. Mereka mengalir melalui Anda sekarang. Dan itu membuat mereka sulit dikenali: mereka hampir tidak pernah berinteraksi dengan apa pun.

Untuk neutrino, materi normal di alam semesta juga bisa berupa asap dan bayangan. Itu sebabnya kami menyebutnya partikel hantu.

Namun, justru properti inilah yang membuat mereka sangat berpotensi berguna untuk dipelajari. Karena mereka tidak terpengaruh oleh alam semesta, mereka selalu bergerak dalam garis lurus.

Dan neutrino berenergi tinggi hanya diproduksi dalam proses yang melibatkan percepatan sinar kosmik, seperti B. pancaran kuat yang dihasilkan di lingkungan ekstrem di sekitar supermasif aktif lubang hitam.

Namun, jika kita ingin belajar tentang pabrik neutrino ini, kita perlu menemukan neutrino, dan di situlah IceCube masuk. Terkubur dalam kegelapan dingin di bawah es gelap Antartika, fotodetektor mencari hujan cahaya yang kadang-kadang dihasilkan oleh neutrino yang berinteraksi dengan atom atau molekul.

Maka, kolaborasi internasional yang erat, dengan hati-hati menganalisis 10 tahun data yang dikumpulkan oleh observatorium, mampu mengidentifikasi 80 neutrino berenergi tinggi dalam kisaran 1,5 hingga 15 TeV yang menelusuri garis lurus kembali ke NGC 1068.

NGC 1068, seperti yang telah kita tetapkan, adalah galaksi aktif. Ini adalah spiral berpalang, seperti Bima Sakti; Tidak seperti Bima Sakti, lubang hitam supermasif di jantung NGC 1068 memakan materi dari sekitarnya dengan kecepatan sangat tinggi.

Lubang hitam dikelilingi oleh torus besar dan piringan debu dan gas di sekitar khatulistiwa. Ini mengorbit lubang hitam dan memberinya makan; Gravitasi dan gesekan di torus dan disk menghasilkan jumlah panas dan cahaya yang gila.

Tidak semua materi berakhir di luar cakrawala peristiwa lubang hitam. Para ilmuwan percaya bahwa beberapa di antaranya dipercepat di sepanjang garis medan magnet lubang hitam ke kutub, di mana ia dikeluarkan ke luar angkasa dalam bentuk pancaran plasma yang kuat yang menembus ruang hampir dengan kecepatan cahaya.

Jika jet menunjuk ke arah kita, kita menyebut galaksi ini sebagai blazar; TXS 0506+056 adalah blazar, dan analisis menunjukkan bahwa 300 TeV neutrino-nya diproduksi di jet ground-pointing.

Itu Jet dari NGC 1068 tidak menunjuk ke arah kita. Faktanya, galaksi diorientasikan sedemikian rupa sehingga debu padat mengaburkan sebagian besar cahaya berenergi tinggi dari inti aktif galaksi. Itu berarti neutrino bisa menjadi cara untuk mempelajari lubang hitam yang sulit dipelajari.

“Model terbaru dari lingkungan lubang hitam di objek-objek ini menunjukkan bahwa gas, debu, dan radiasi harus menghalangi sinar gamma yang seharusnya menyertai neutrino,” kata fisikawan Hans Niederhausen dari Universitas Negeri Michigan.

“Deteksi neutrino dari inti NGC 1068 ini akan meningkatkan pemahaman kita tentang lingkungan lubang hitam supermasif.”

Tim menafsirkan neutrino sebagai tanda percepatan partikel dan mengatakan penemuan itu menunjukkan inti galaksi aktif membuat kontribusi signifikan terhadap populasi neutrino yang mengisi ruang.

Mereka juga mengatakan penemuan ini merupakan terobosan bagi astronomi neutrino dan bahwa NGC 1068 dapat menjadi salah satu landasan bidang ini di masa depan.

“Beberapa tahun yang lalu, NSF memprakarsai proyek ambisius untuk memajukan pemahaman kita tentang Semesta dengan menggabungkan keterampilan yang mapan dalam astronomi optik dan radio dengan kemampuan baru untuk mendeteksi dan mengukur fenomena seperti neutrino dan gelombang gravitasi,” kata fisikawan Denise Caldwell National Science Foundation, yang mendanai IceCube.

“Identifikasi IceCube Neutrino Observatory dari galaksi tetangga sebagai sumber kosmik neutrino hanyalah awal dari bidang baru dan menarik ini yang menjanjikan wawasan tentang kekuatan lubang hitam besar yang belum ditemukan dan sifat dasar alam semesta lainnya.”

Penelitian ini dipublikasikan di Sains.