De neutrinodetector IceCube op Antarctica detecteert aan de lopende band hoogenergetische neutrino’s uit verre sterrenstelsels, maar tot voor kort geen enkele uit onze Melkweg. Maar nu is het zover.
Na meer dan tien jaar zoeken heeft de IceCube-detector op Antarctica eindelijk hoogenergetische deeltjes afkomstig uit de Melkweg waargenomen. Deze ontdekking opent een venster op hoe kosmische straling het heelal vormgeeft.
De schijf van de Melkweg straalt ongelooflijk helder in licht van alle golflengten, maar vooral in zogeheten gammastraling, die meestal vergezeld gaat van neutrino’s: lichte, moeilijk te detecteren elementaire deeltjes. Maar de neutrino’s uit ons Melkwegstelsel werden tot nu toe overschaduwd door sterkere neutrino-signalen uit andere sterrenstelsels. Daardoor konden we ze niet waarnemen.
‘Einstein liep als theoreticus vast op de nieuwe bevindingen’
Toen de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes iets geks ontdekte over supergeleiding, was dit onder veel fysici het gesprek van de dag. Maa ...
Ruis
‘Het heeft ons tien jaar gekost om neutrino’s afkomstig uit de Melkweg te vinden’, zegt astrofysicus Francis Halzen van de Universiteit van Wisconsin-Madison, hoofd van het IceCube-onderzoek. ‘Het gaat totaal tegen je intuïtie in. Het is alsof je ‘s nachts naar buiten gaat en een hemel ziet vol actieve, verre sterrenstelsels, maar geen Melkweg.’
De onderzoekers pasten een nieuw kunstmatig intelligent computeralgoritme toe op de gegevens die IceCube tussen 2011 en 2021 verzamelde. Hierdoor konden ze in die oude metingen signalen ontdekken die eerder als ruis waren weggegooid. Daardoor bleven er meer dan twintig keer zoveel signalen over als bij de methoden die eerder werden gebruikt om waarnemingen te selecteren voor analyse.
Hoge energie
De onderzoekers vonden een diffuse gloed van hoogenergetische neutrino’s die afkomstig lijken te zijn uit ons eigen Melkwegstelsel, maar de precieze bronnen van deze neutrino’s blijven onduidelijk. Neutrino’s ontstaan meestal door botsingen van kosmische straling. Kosmische straling bestaat uit hoogenergetische deeltjes die met bijna de lichtsnelheid door de ruimte reizen. Als die deeltjes botsen met andere materie, zoals interstellaire gaswolken, dan creëert dat een cascade van deeltjes en straling, waaronder neutrino’s.
Er is al langere tijd discussie over waar deze kosmische straling precies vandaan komt, en hoe de straling aan zulke hoge energieën komt. Veel astrofysici denken dat ze afkomstig zijn van superzware zwarte gaten die met grof geweld het materiaal om zich heen verslinden. Maar dat kan niet de bron zijn van de kosmische straling in onze eigen Melkweg. ‘We hebben namelijk geen actief superzwaar zwart gat in ons sterrenstelsel. Dat van ons is een slapend zwart gat’, zegt Halzen.
De volgende stap is om de hoogenergetische neutrino’s te herleiden naar het proces dat de kosmische straling heeft geproduceerd waar ze vanaf stammen. ‘Kosmische straling lijkt invloed te hebben op de structuur van ons sterrenstelsel – het speelt duidelijk een belangrijke rol’, zegt Halzen. ‘Nu hebben we een hulpmiddel om bronnen te vinden die kosmische straling uitzenden, en daarmee zijn we meteen aan de slag gegaan.’
