Eerste ontdekking bron van hoogenergetische neutrino’s uit de ruimte
Voor het eerst hebben wetenschappers het spoor van een hoogenergetisch neutrino uit de ruimte herleid tot zijn bron. Het is geproduceerd door een zogeheten blazar, een superzwaar zwart gat. Dat melden onderzoekers van neutrinodetector IceCube in Science. ‘Dit is een mijlpaal voor de neutrinoastronomie,’ zegt natuurkundige Dorothea Samtleben van de Universiteit Leiden en Nikhef, die met neutrinodetector ANTARES controlemetingen uitvoerde.
Een van de grote vragen in de wetenschap is waar kosmische straling vandaan komt. We detecteren al decennialang deeltjes die met hoge energie vanuit de ruimte de aarde bombarderen. Tijdens hun lange reis door het heelal van soms miljarden lichtjaren worden ze afgebogen binnen allerlei magnetische velden. Zo blijft het een raadsel uit welke richting ze daadwerkelijk komen. Deeltjesfysici dragen wel nog een troefkaart aan: neutrino’s. Volgens de theorie worden die tegelijk met kosmische straling geproduceerd in hoogenergetische vorm, en omdat ze nauwelijks wisselwerken met hun omgeving vliegen ze in een rechte lijn dwars door het heelal. Als er één toevallig de aarde treft, kunnen we aan zijn richting aflezen waar kosmische straling vandaan komt.
Superzwaar zwart gat
Op 22 september 2017 sloeg zo’n neutrino in op IceCube, dat op Antarctica staat. Via een sleepnet van telescopen op aarde en in de ruimte vonden wetenschappers vervolgens de bron: een superzwaar zwart gat op ongeveer vier miljard lichtjaar, in het sterrenbeeld Orion, dat dienst doet als natuurlijke deeltjesversneller. Wetenschappers van de achttien betrokken observatoria presenteren hun resultaten in vakblad Science. Een tweede analyse, ook in Science, laat zien dat eerder door IceCube gedetecteerde neutrino’s van dezelfde bron afkomstig zijn.
ANTARES
Onderzoekers van ANTARES, de neutrinodetector in de Middellandse Zee, hielpen mee in de zoektocht. Dorothea Samtleben coördineert bij ANTARES de zoektocht naar kosmische bronnen. Ze is blij met de ontdekking: ‘Dit is een belangrijke mijlpaal voor de neutrino-astronomie. Het is de eerste keer dat een kosmisch neutrino precies is teruggeleid naar zijn bron in een vergelegen sterrenstelsel. Dit belooft ook veel goeds voor KM3NeT (opvolger van ANTARES, red.), want we verwachten dat zulke signalen gelijkmatig verdeeld zijn over de hemel.’
Controle
Samtleben en haar collega’s hebben ter controle hun ANTARES-data bekeken van 22 september 2017. ANTARES heeft die dag geen neutrinosignaal uit de richting van de blazar gevonden. ‘IceCube is op de Zuidpool, wij zitten op het noordelijk halfrond. Dat is voor deze bron een nadeel. ANTARES is minder gevoelig voor het deel van de hemel waar de blazar te vinden is.’ Het team heeft ook een gerichte zoektocht gedaan door de data van de periode 2007-2017. ‘Uit die periode vonden we één neutrino uit de richting van de blazar, maar dat is te weinig om conclusies aan te verbinden’, vertelt Samtleben. De analyse van ANTARES is ingediend bij het tijdschrift Astrophysical Journal Letters, en verschijnt op arXiv.
Header image credit: DESY, Science Communication Lab