Gambar neutrino pertama dari galaksi aktif

Selama lebih dari sepuluh tahun, Observatorium IceCube di Kutub Selatan telah mengamati efek cahaya dari neutrino ekstragalaksi. Saat mengevaluasi data observatorium, tim peneliti internasional yang dipimpin oleh Technical University of Munich (TUM) menemukan sumber radiasi neutrino berenergi tinggi di galaksi aktif NGC 1068, juga dikenal sebagai Messier 77.

Alam semesta penuh dengan rahasia. Salah satu teka-teki ini melibatkan galaksi aktif dengan lubang hitam supermasif di pusatnya. “Hari ini kita masih belum tahu persis proses apa yang terjadi di sana,” kata Elisa Risconi, profesor fisika eksperimental dengan partikel kosmik di TUM. Timnya kini telah mengambil langkah besar untuk memecahkan misteri ini: astrofisikawan telah menemukan sumber neutrino berenergi tinggi di galaksi spiral NGC 1068.

Sangat sulit untuk menjelajahi pusat galaksi aktif dengan teleskop yang mendeteksi cahaya tampak, sinar gamma, atau sinar-X dari luar angkasa, karena awan debu kosmik dan plasma panas menyerap radiasi. Hanya neutrino yang bisa lolos dari neraka di tepi lubang hitam. Neutrino ini tidak memiliki muatan listrik dan hampir tidak memiliki massa. Mereka menembus ruang tanpa dibelokkan oleh medan elektromagnetik atau diserap. Ini membuatnya sangat sulit untuk dideteksi.

Rintangan terbesar dalam astronomi neutrino hingga saat ini adalah memisahkan sinyal yang sangat lemah dari kebisingan latar belakang yang kuat yang disebabkan oleh efek partikel dari atmosfer bumi. Butuh bertahun-tahun pengukuran menggunakan IceCube Neutrino Observatory dan metode statistik baru untuk memungkinkan Resconi dan timnya mengumpulkan cukup banyak peristiwa neutrino untuk penemuan mereka.

Pekerjaan detektif di Eternal Ice

Teleskop IceCube, yang terletak di es Antartika, telah mendeteksi jejak cahaya dari neutrino yang jatuh sejak 2011. “Berdasarkan energi dan sudut datangnya, kita dapat merekonstruksi dari mana asalnya,” kata ilmuwan TUM, Dr. Theo. lembek. “Evaluasi statistik menunjukkan serangkaian efek neutrino yang sangat penting yang datang dari arah galaksi aktif NGC 1068. Ini berarti bahwa kita dapat mengasumsikan dengan hampir pasti bahwa radiasi neutrino berenergi tinggi berasal dari galaksi ini.”

Galaksi spiral, 47 juta tahun cahaya, ditemukan pada awal abad ke-18. NGC 1068 – juga dikenal sebagai Messier 77 – memiliki bentuk dan ukuran yang mirip dengan galaksi kita, tetapi pusatnya sangat terang dan jauh lebih terang daripada seluruh Bima Sakti, meskipun pusatnya kira-kira seukuran tata surya kita. Pusat ini berisi “inti aktif”: setiap supermassa hitam memiliki massa sekitar seratus juta kali massa Matahari kita, yang menyerap sejumlah besar material.

Tapi bagaimana dan di mana neutrino dihasilkan di sana? “Kami memiliki skenario yang jelas,” kata Risconi. “Kami berpikir bahwa neutrino berenergi tinggi adalah hasil dari percepatan intens materi di dekat lubang hitam, yang meningkatkannya menjadi energi yang sangat tinggi. Kami tahu dari eksperimen akselerator partikel bahwa proton berenergi tinggi menghasilkan neutrino ketika mereka bertabrakan dengan partikel lain, dengan kata lain: kami menemukan kosmik akselerator.

Observatorium Neutrino untuk astronomi baru

NGC 1068 adalah sumber neutrino berenergi tinggi yang paling signifikan secara statistik yang ditemukan hingga saat ini. Lebih banyak data akan diperlukan untuk dapat melokalisasi dan menyelidiki sumber neutrino yang lebih lemah dan lebih jauh, kata Risconi, yang baru-baru ini meluncurkan inisiatif internasional untuk membangun teleskop neutrino dengan volume beberapa kilometer kubik di timur laut dan Samudra Pasifik. Eksperimen neutrino, P-ONE. Bersama dengan observatorium IceCube generasi kedua yang direncanakan – IceCube Gen2 – ini akan menyediakan data untuk astronomi neutrino masa depan.