Forskning: Neutriner i isen pekar ut källa till kosmisk strålning

2018-07-12

Ett internationellt forskarteam med forskare från bland annat Uppsala universitet och Stockholms universitet har identifierat en trolig källa för var den högenergiska kosmiska strålningen som når jorden bildas. Upptäckten gjordes med neutrinoteleskopet IceCube vid Sydpolen tillsammans med observationer från ett 20-tal olika teleskop runt om i världen.

Resultaten som publiceras i två artiklar i Science den 13 juli 2018 innebär att forskarna för första gången kunnat få ett troligt svar på var den kosmiska strålningen bildas, vilket är något som de har försökt att förstå ända sedan den kosmiska strålningen upptäcktes 1912.

Den kosmiska strålningen är svår att observera och mäta. Den består av laddade partiklar som rör sig genom ett kraftfullt magnetfält, vilket gör det omöjligt att kunna spåra varifrån den kommer. Tillsammans med kosmisk strålning produceras dock även neutriner, oladdade elementarpartiklar utan massa som kan passera genom rymden i princip opåverkade. Och det är en neutrino, med en energi på ungefär 300 TeV, som med hjälp av IceCube-teleskopet på Sydpolen har kunnat identifieras och spårats tillbaka till en trolig källa, en så kallad blazar. En blazar är en jättestor elliptisk galax med ett centrum av ett massivt, snabbt snurrande svart hål, just denna betecknas TXS 0506 + 056 och ligger cirka 4 miljarder ljusår bort från jorden.

– I september förra året fångade IceCube upp en neutrino med väldigt hög energi och larmade andra teleskop. Samtidigt såg NASA:s Fermi-satellit och det så kallade MAGIC-teleskopet på Kanarieöarna en aktiv galax flamma upp på flera miljarder ljusårs avstånd i samma riktning som neutrinon kom från, berättar Chad Finley vid Fysikum, Stockholms universitet.

Chad Finley har lett arbetet med att analysera tidigare data från IceCube och har hittat ett dussintal neutriner som kommer från samma håll. De är alltså ytterligare bevis på att det finns ett samband mellan högenergineutriner och den här aktiva galaxen.

– Blazarer – och aktiva galaxer mer generellt – verkar alltså fungera som naturens mest extrema partikelacceleratorer, säger han.

Om IceCube

IceCube är ett neutrinoteleskop ett par kilometer ner i isen på Sydpolen och finansieras av amerikanska statliga National Science Foundation, men också av Tyskland, Sverige och Belgien samt sju andra länder. Svensk finansiering kommer från Vetenskapsrådet. I samarbetet ingår 320 forskare från nästan 50 institutioner runt om i världen. Uppsala universitet och Stockholms universitet grundade tillsammans med tre andra universitet det första neutrinoteleskopet på Sydpolen 1992.

Läs mer om IceCube

http://www.physics.uu.se/forskning/hogenergifysik/forskargrupper/icecube  

https://icecube.wisc.edu/

Om studien

Resultaten är publicerade i den vetenskapliga tidskriften Science av ett internationellt forskarteam med bland annat Olga Botner från Uppsala universitet och Chad Finley från Stockholms universitet.