Neutriner fångade i Sydpolens is ger ny bild av närliggande galax
För första gången har forskarna inom det internationella samarbetet IceCube funnit bevis på neutrinopartiklar med mycket hög energi från en närliggande galax. Det rör sig om galaxen NGC 1068 (även känd som Messier 77) som är en aktiv galax i stjärnbilden Valfisken och en av de mest välbekanta och välstuderade aktiva galaxerna.
Neutrinerna upptäcktes med hjälp av IceCube Neutrino Observatory, ett neutrinoteleskop som är beläget vid Sydpolen och omfattar 1 miljard ton is på ett djup av 1,5 till 2,5 kilometer under Antarktis yta. Forskare inom IceCube-samarbetet vid Stockholms universitet och Uppsala universitet har deltagit i analysen av de data som hämtats in under tio år av observationer och i att tolka resultaten, som nu publiceras i en artikel i tidskriften Science.
– Vår data visar den långsamma och stadiga ackumuleringen av en neutrinosignal, tills den har blivit den enskilt ljusaste punkten på neutrinohimlen, säger Chad Finley, docent vid Stockholms universitet och verksam inom IceCube.
Under 2018 identifierade IceCube och gammastrålningsobservatorier den avlägsna blazargalaxen TXS 0506+056 som en neutrinokälla – detta efter upptäckten av att en mycket energirik neutrino uppträdde samtidigt med gammastrålar under samma tidsperiod. Däremot verkar de 80 neutrinohändelser med lägre energi, som registrerats från NGC 1068 sedan IceCube kom i full drift 2011, inte vara kopplade till förhöjda nivåer av gammastrålning.
Svart hål miljontals gånger mer massivt än vår sol
NGC 1068 upptäcktes för första gången år 1780, ligger 47 miljoner ljusår från oss och kan ses med en stor kikare. Liksom vår hemmagalax Vintergatan är NGC 1068 en stavgalax, med löst lindade armar och en relativt liten central utbuktning. Men till skillnad från Vintergatan är NGC 1068 också en "aktiv galax" där den mesta strålningen inte sänds ut av stjärnor utan av material som faller in i det svarta hålet i dess centrum. Detta svarta hål är miljontals gånger mer massivt än vår sol och ännu mer massivt än det inaktiva svarta hålet i mitten av vår galax.
– Det som är förvånande med att se neutrinerna från NGC 1068 är att de inte har kunnat detekteras med gammastrålar i samma energiområde, 1 till 10 teraelektronvolt. Både neutriner och gammastrålar förväntas i allmänhet produceras i samma processer, i kosmisk strålningsinteraktion. Bristen på gammastrålar tyder på att neutrinernan kommer från ett område med hög täthet där gammastrålningen absorberas, säger Chad Finley.
Förbättra förståelsen kring supermassiva svarta hål
Till skillnad från fotoner interagerar neutriner extremt svagt med materia och kan därmed undfly extremt täta miljöer i universum. NGC 1068 är inte bara en aktiv galax, utan klassificeras som en aktiv galax av Seyfert II-typ, vilket betyder att den ses från jorden i en vinkel så att det centrala området där det svarta hålet är beläget döljs i en torus* av stoft som omsluter den.
– Nya modeller av svarta håls miljöer i dessa objekt tyder på att gas, damm och strålning bör blockera gammastrålar som annars skulle åtfölja neutrinerna. Denna neutrinodetektering från kärnan av NGC 1068 kommer att förbättra vår förståelse av miljöerna kring supermassiva svarta hål, säger Hans Niederhausen vid Michigan State University och en av de som haft ansvar för analysen i studien.
Stockholms universitet och Uppsala universitet bland grundarna av IceCube
IceCube-samarbetet består för närvarande av cirka 350 forskare vid 58 institutioner runt om i världen. Stockholms universitet och Uppsala universitet är ett par av de universitet som var med och grundade IceCube.
– Dessa resultat är mycket uppmuntrande för våra planerade förbättringar av IceCube. Det är givande att se våra ansträngningar bära frukt, säger professor Klas Hultqvist vid Stockholms universitet, som varit engagerad i forskningen allt sedan utvecklingen av neutrinoastronomi under föregångaren AMANDA och som hjälpte till att bygga IceCube.
IceCube Neutrino Observatory stöds av US National Science Foundation, samt Vetenskapsrådet och nationella finansiärer i andra medlemsländer.
Artikeln i Science: Evidence for neutrino emission from the nearby active galaxy NGC 1068, The IceCube Collaboration: R. Abbasi et al. DOI:10.1126/science.abg3395
* Torus är en matematisk kropp vars utseende i den vanliga tredimensionella varianten vanligen liknas vid en flottyrmunk.
Fakta om IceCube
IceCube Neutrino Observatory finansieras och drivs främst genom medel från National Science Foundation till University of Wisconsin–Madison. IceCube Collaboration, med över 350 forskare vid 58 institutioner från hela världen, driver ett omfattande vetenskapligt program som har etablerat grunderna för neutrinoastronomi.
Ta del av fler nyheter från Stockholms universitet
Vill du läsa mer om aktuell forskning vid Stockholms universitet hittar du våra forskningsnyheter här. Du kan även prenumerera på universitetets nyhetsbrev.
Läs tidigare nummer och prenumerera här.
Senast uppdaterad: 8 november 2022
Sidansvarig: Kommunikationsavdelningen