Primeira imagem de neutrinos de uma galáxia ativa

Por mais de dez anos, o Observatório IceCube no Pólo Sul tem observado os efeitos de luz de neutrinos extragalácticos. Ao avaliar os dados do observatório, uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Universidade Técnica de Munique (TUM) descobriu uma fonte de radiação de neutrinos de alta energia na galáxia ativa NGC 1068, também conhecida como Messier 77.

O universo é cheio de segredos. Um desses enigmas envolve galáxias ativas com buracos negros supermassivos em seus centros. “Hoje ainda não sabemos exatamente quais processos estão acontecendo lá”, diz Elisa Risconi, professora de física experimental com partículas cósmicas no TUM. Sua equipe agora deu um grande passo para resolver esse mistério: os astrofísicos descobriram uma fonte de neutrinos de alta energia na galáxia espiral NGC 1068.

É muito difícil explorar os centros de galáxias ativas com telescópios que detectam luz visível, raios gama ou raios X do espaço, porque nuvens de poeira cósmica e plasma quente absorvem radiação. Apenas os neutrinos podem escapar do inferno nas bordas dos buracos negros. Esses neutrinos não têm carga elétrica e quase nenhuma massa. Eles permeiam o espaço sem serem desviados por campos eletromagnéticos ou absorvidos. Isso torna muito difícil de detectar.

O maior obstáculo na astronomia de neutrinos até hoje tem sido separar o sinal muito fraco do forte ruído de fundo causado pelos efeitos das partículas da atmosfera da Terra. Foram necessários muitos anos de medições usando o Observatório de Neutrinos IceCube e novos métodos estatísticos para permitir que Resconi e sua equipe reunissem eventos de neutrinos suficientes para sua descoberta.

Trabalho de detetive em Gelo Eterno

O telescópio IceCube, localizado no gelo da Antártida, detecta traços de luz de neutrinos caídos desde 2011. “Com base em sua energia e ângulo de incidência, podemos reconstruir de onde eles vieram”, diz o cientista da TUM, Dr. Theo. Glória. “A avaliação estatística mostra um conjunto muito importante de efeitos de neutrinos vindos da direção da galáxia ativa NGC 1068. Isso significa que podemos assumir com quase certeza que a radiação de neutrinos de alta energia vem desta galáxia.”

A galáxia espiral, a 47 milhões de anos-luz de distância, foi descoberta já no século XVIII. NGC 1068 – também conhecido como Messier 77 – é semelhante em forma e tamanho à nossa galáxia, mas seu centro é muito brilhante e muito mais brilhante do que toda a Via Láctea, embora o centro seja aproximadamente do tamanho do nosso sistema solar. Este centro contém um “núcleo ativo”: cada supernova negra com uma massa cerca de cem milhões de vezes a massa do nosso Sol, que absorve grandes quantidades de material.

Mas como e onde os neutrinos são gerados lá? “Temos um cenário claro”, diz Risconi. “Acreditamos que os neutrinos de alta energia são o resultado da intensa aceleração da matéria perto do buraco negro, o que o eleva a energias muito altas. Sabemos por experimentos com aceleradores de partículas que prótons de alta energia geram neutrinos quando colidem com outras partículas. em outras palavras: encontramos um acelerador cósmico.

Observatórios de neutrinos para nova astronomia

NGC 1068 é a fonte estatisticamente mais significativa de neutrinos de alta energia descobertos até hoje. Mais dados serão necessários para localizar e investigar fontes de neutrinos mais fracas e distantes, diz Risconi, que recentemente lançou uma iniciativa internacional para construir um telescópio de neutrinos com um volume de vários quilômetros cúbicos no nordeste e no Oceano Pacífico. O experimento de neutrinos, P-ONE. Juntamente com um observatório IceCube planejado de segunda geração – IceCube Gen2 – fornecerá dados para a futura astronomia de neutrinos.