De ontdekking brengt de oplossing van het vraagstuk van de kosmische straling een belangrijke stap dichterbij.
Een groot internationaal onderzoeksteam, met flinke inbreng van wetenschappers van de Vrije Universiteit Brussel en de Universite Libre de Bruxelles, heeft een hoogenergetische bron van kosmische neutrino’s opgespoord. Met behulp van de ‘neutrinotelescoop’ IceCube op Antarctica hebben zij een energierijk neutrino gedetecteerd dat afkomstig is van een superzwaar zwart gat in de kern van een sterrenstelsel op bijna 4 miljard lichtjaar van de aarde.
Neutrino’s zijn spookachtige subatomaire deeltjes die onder meer ontstaan bij extreme processen in het heelal, zoals supernova-explosies en superzware zwarte gaten die materie uit hun omgeving opslokken. Vermoed wordt dat bij deze processen protonen tot relativistische snelheden worden versneld, wat gepaard zou gaan met het uitzenden van neutrino’s.
Zowel de protonen als de neutrino’s kunnen afstanden van miljarden lichtjaren overbruggen en de aarde bereiken. Probleem is echter dat protonen geladen deeltjes zijn, die door magnetische velden in de ruimte van koers worden gebracht. Hierdoor kunnen we aan de energierijke protonen die hier arriveren niet meer ‘zien’ waar ze vandaan komen. Bij neutrino’s lukt dat wel: die hebben geen elektrische lading.
Met het IceCube Neutrino Observatory nabij de Zuidpool is op 22 september 2017 een energierijk neutrino geregistreerd waarvan wetenschappers de herkomst hebben kunnen achterhalen. Daarbij zijn zij geholpen door achttien sterrenwachten en ruimtetelescopen, die kort na de detectie op de door IceCube aangegeven positie werden gericht.
De gecombineerde waarnemingen laten zien dat het neutrino afkomstig was van een reeds bekende ‘blazar’. Dat is een reusachtig elliptisch sterrenstelsel met een actief superzwaar gat in zijn kern. Het feit dat deze blazar neutrino’s onze kant op ‘schiet’, bewijst dat hij als een deeltjesversneller fungeert. En dat maakt het aannemelijk dat de blazar ook een bron van energierijke protonen is – het hoofdbestanddeel van de zogeheten kosmische straling.
Kosmische straling is de verzamelnaam voor de hoogenergetische deeltjes die continu vanuit de ruimte op de aarde ‘neerregenen’. De betreffende deeltjes kunnen tot wel honderd miljoen keer zoveel energie hebben als de deeltjes die in de Large Hadron Collider bij CERN in Zwitserland worden geproduceerd.
Het stond al vast dat deze deeltjesstraling van buiten ons Melkwegstelsel afkomstig moest zijn, maar de precieze bron was nog onduidelijk. Dankzij de nieuwe ontdekking weten wetenschappers nu dat op z’n minst een flink deel ervan door actieve sterrenstelsels wordt geproduceerd.
De onderzoeksresultaten verschijnen vrijdag 13 juli in het wetenschappelijke tijdschrift Science.
