Er is bewijs dat getijdenverstoringen ervoor zorgen dat de subatomaire deeltjes door de ruimte vliegen
Bij een getijdestoring verscheurt een superzwaar zwart gat een ster die te dichtbij komt (geïllustreerd). Dergelijke gebeurtenissen kunnen ook hoogenergetische neutrino’s uitspuwen.
Wanneer een ster te dicht bij een zwart gat komt, vliegen de vonken over. En mogelijk ook subatomaire deeltjes die neutrino’s worden genoemd.
Een dramatische lichtshow ontstaat wanneer een superzwaar zwart gat een eigenzinnige ster uit elkaar scheurt. Nu voor de tweede keer er is een hoogenergetisch neutrino gespot die mogelijk afkomstig zijn van een van deze ‘getijdenverstoringen’, rapporteren onderzoekers in een onderzoek dat is geaccepteerd in Fysieke beoordelingsbrieven.
Deze lichtgewicht deeltjes, die geen elektrische lading hebben, vliegen door de kosmos en kunnen worden gedetecteerd bij hun aankomst op aarde. De oorsprong van zulke pittige neutrino’s is een groot mysterie in de natuurkunde. Om ze te creëren, moeten de omstandigheden precies goed zijn om geladen deeltjes drastisch te versnellen, wat dan neutrino’s zou produceren. Wetenschappers zijn begonnen met het opstellen van mogelijke kandidaten voor kosmische deeltjesversnellers. In 2020 rapporteerden onderzoekers het eerste neutrino dat verband hield met een getijdenverstoring (SN: 5/26/20). Andere neutrino’s zijn gekoppeld aan actieve galactische kernen, heldere gebieden in de centra van sommige sterrenstelsels (SN: 7/12/18).
Ontdekt in 2019, viel de getijdenverstoring die in de nieuwe studie werd gerapporteerd, op. “Het was buitengewoon helder; het is echt een van de helderste transiënten ooit gezien”, zegt astrodeeltjesfysicus Marek Kowalski van Deutsches Elektronen-Synchrotron, of DESY, in Zeuthen, Duitsland.
Transiënten zijn kortstondige uitbarstingen aan de hemel, zoals getijdenverstoringen en exploderende sterren die supernova’s worden genoemd. Verdere waarnemingen van de schitterende uitbarsting onthulden dat deze in infrarood, röntgenstralen en andere golflengten van licht scheen.
Ongeveer een jaar na de ontdekking van de zonnevlam ontdekte het Antarctische neutrino-observatorium IceCube een hoogenergetisch neutrino. Door het pad van het deeltje achteruit te volgen, stelden onderzoekers vast dat het neutrino uit de buurt van de flare kwam.
De matchup tussen de twee gebeurtenissen zou toeval kunnen zijn. Maar in combinatie met het vorige neutrino dat was gekoppeld aan een getijdenverstoring, wordt de zaak sterker. De kans om bij toeval twee van dergelijke associaties te vinden is slechts ongeveer 0,034 procent, zeggen de onderzoekers.
Het is nog steeds niet duidelijk hoe getijdenverstoringen energierijke neutrino’s zouden produceren. In één voorgesteld scenario zou een straal deeltjes die van het zwarte gat wordt weggeslingerd, protonen kunnen versnellen, die zouden kunnen interageren met omringende straling om de snelle neutrino’s te produceren.
‘We hebben meer gegevens nodig… om te kunnen zeggen of dit echte neutrinobronnen zijn of niet’, zegt astrofysicus Kohta Murase van Penn State University, een co-auteur van de nieuwe studie. Als het verband tussen de neutrino’s en de getijdenverstoring echt is, is hij optimistisch dat onderzoekers niet te lang hoeven te wachten. “Als dit het geval is, zullen we meer zien.”
Maar wetenschappers zijn het er niet allemaal over eens dat de fakkel een getijdenverstoring was. In plaats daarvan had het een bijzonder helder type supernovasuggereren astrofysicus Irene Tamborra en collega’s in de 20 april Astrofysisch tijdschrift.
In zo’n supernova is het duidelijk hoe energetische neutrino’s kunnen worden geproduceerd, zegt Tamborra van het Niels Bohr Instituut van de Universiteit van Kopenhagen. Protonen die worden versneld door de schokgolf van de supernova, kunnen botsen met protonen in het medium dat de ster omringt, en andere deeltjes produceren die zouden kunnen vervallen om neutrino’s te maken.
Het is pas recent dat de waarnemingen van hoogenergetische neutrino’s en transiënten voldoende zijn verbeterd om wetenschappers in staat te stellen mogelijke verbanden tussen de twee te vinden. “Het is spannend”, zegt Tamborra. Maar zoals het debat over de oorsprong van het nieuw ontdekte neutrino aantoont, “ontdekt het tegelijkertijd veel dingen die we niet weten.”
