Spøkelsespartikkel sporet til stjernedannende galakse 11 milliarder lysår unna

Astronomer har knyttet et høyenerginøytrino detektert av IceCube-observatoriet i Antarktis til en fjern, støvfylt galakse 11 milliarder lysår unna – et funn som utfordrer langvarige antakelser om hvor universets mest unnvikende partikler stammer fra.

En spøkelsespartikkel finner et hjem

I en studie publisert 17. juni i Nature Astronomy, identifiserte et internasjonalt team ledet av Yuji Urata fra MITOS Science Co. i Taiwan en ekstremt lyssterk galakse katalogisert som JCMT0402−0424, med kallenavnet "Shadow Blaster", som en kandidatkilde for en av IceCubes deteksjoner av høyenerginøytrinoer. Galaksen, som ligger ved det kosmiske middagstidspunktet – epoken for omtrent 11 milliarder år siden da universets stjernedannelse nådde toppen – skinner med billioner av ganger solens lysstyrke i det infrarøde spekteret.phys+1

Ved hjelp av Gemini North-teleskopet på Maunakea på Hawaii, etterfulgt av observasjoner med Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), fastslo forskerne at galaksens enorme energiutgang drives utelukkende av intens stjernedannelse. Avgjørende er det at teamet ikke fant noen bevis for en aktiv galaksekjerne – et supermassivt svart hull som mater systemet.nao+1

Stjernedannelse som en kosmisk akselerator

Funnet snur opp-ned på det rådende synet om at høyenerginøytrinoer må komme fra miljøer rundt aktive svarte hull. Tidligere IceCube-resultater hadde pekt på aktive galakser som NGC 1068 som nøytrinokilder. Shadow Blaster antyder en annen mekanisme: de voldsomme prosessene ved stjerners fødsel alene – supernovaer, stjernevinder og sjokkbølger som farer gjennom tett gass – kan akselerere kosmiske stråler til energier som er høye nok til å produsere nøytrinoer.attheu.utah+2

"Hvis det blir bekreftet, vil Shadow Blaster være den første støvete stjernedannende galaksen som er direkte knyttet til en høyenerginøytrinohendelse," bemerket forskerne.courthousenews

Implikasjoner for nøytrinobakgrunnen

Teamet anslår at kompakte, gassrike stjernedannende galakser som Shadow Blaster kan stå for omtrent 20 prosent av den diffuse bakgrunnen av høyenerginøytrinoer som IceCube har målt at treffer jorden fra alle retninger. Dette knytter nøytrinoproduksjon til epoken med maksimal kosmisk stjernedannelse, og åpner det forfatterne beskriver som en ny vei for å utforske galakseutvikling ved hjelp av nøytrinoastronomi.nature+2

Resultatet ble kunngjort i fellesskap av NOIRLab, som driver Gemini North, og Japans nasjonale astronomiske observatorium, som er medoperatør for ALMA.nao+1