Bukti Kuat Bahwa Blazar adalah Sumber 'Partikel Hantu' Neutrino

Neutrino atau dikenal dengan sebutan partikel hantu, adalah partikel yang paling sulit dipahami di alam semesta. Terlepas dari semua data yang sudah diketahui, masalah utama yang belum terpecahkan adalah sumber dari neutrino berenergi tinggi.

Dari semua kandidat sumber neutrino, salah satunya adalah blazar, benda kosmik yang berasal dari lubang hitam. Blazar merupakan suatu kuasar yang sangat padat dan berasal dari lubang hitam supermasif. Dan dalam studi baru, para astronom bahwa blazar secara jelas terkait dengan neutrino astrofisika berenergi tinggi.

Temuan tersebut berada pada tingkat kepercayaan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Laporan lengkap tersebut telah diterbitkan dalam Astrophysical Journal Letters dengan judul "Beginning a Journey Across the Universe: The Discovery of Extragalactic Neutrino Factories" belum lama ini.

Studi sebelumnya tampak kontroversial. Dengan beberapa upaya mengklaim hubungan tentatif antara peristiwa neutrino berenergi tinggi dan blazar individu, dan yang lain mempertanyakan hubungan tersebut.

Seperti diketahui, neutrino mampu melakukan perjalanan hampir tanpa hambatan melintasi alam semesta. Sementara, sinar kosmik adalah partikel bermuatan energi hingga 1020 elektronvolt. Energi tersebut jauh lebih tinggi daripada akselerator partikel paling kuat yang dimiliki manusia, yaitu Large Hadron Collider CERN.

Sifat dan asal usul partikel-partikel ini yang datang dari luar angkasa tetap sulit dipahami dan merupakan tantangan utama bagi bidang astropartikel dan astrofisika.

Tempat kelahiran sinar kosmik menghasilkan partikel lain, neutrino dan sinar gamma di antara mereka. Tidak seperti sinar gamma, neutrino astrofisika semata-mata dibuat dalam proses yang melibatkan percepatan sinar kosmik. Itu menjadikannya penanda unik dari sumber sinar kosmik.

Di antara kandidat sumber neutrino berenergi tinggi, ada blazar. Merupakan kelas sumber ekstragalaksi yang ditenagai oleh lubang hitam supermasif yang tersimpan di pusat galaksi inangnya.

Blazars secara efisien mengubah energi gravitasi dari pertambahan gas menjadi energi kinetik dari pancaran yang sangat relativistik, yang diarahkan ke Bumi.

Pada tahun 2017, IceCube Neutrino Observatory, di Kutub Selatan, mendeteksi neutrino. Astrofisikawan melacaknya kembali ke blazar TXS 0506+056.

"Kami memiliki petunjuk saat itu, dan sekarang kami memiliki bukti," kata Marco Ajello, seorang peneliti di Departemen Fisika dan Astronomi di Clemson University.

"Analisis statistik kami memberikan bukti pengamatan bahwa blazar adalah pabrik neutrino astrofisika dan karenanya, akselerator sinar kosmik ekstragalaksi."

"Hasilnya memberikan, untuk pertama kalinya, bukti pengamatan yang tak terbantahkan bahwa sub-sampel blazar PeVatron adalah sumber neutrino ekstragalaksi dan dengan demikian akselerator sinar kosmik," kata Sara Buson, seorang peneliti di Universität Würzburg.

Para ilmuwan menggunakan data neutrino yang diperoleh IceCube Neutrino Observatory antara 2008 dan 2015 dan katalog blazar. Mereka menemukan bukti kuat bahwa blazar berasal dari neutrino berenergi tinggi yang diamati.

Mereka menemukan bahwa 10 dari 19 hotspot IceCube yang terletak di langit selatan kemungkinan berasal dari blazar. "Penemuan pabrik neutrino berenergi tinggi ini merupakan tonggak utama bagi astrofisika," kata Andrea Tramacere, peneliti di Departemen Astronomi di University of Geneva.

"Ini menempatkan kita selangkah lebih maju dalam memecahkan misteri seabad tentang asal usul sinar kosmik."

Para penulis sekarang berencana untuk mempelajari blazar yang terdeteksi untuk memahami apa yang membuat mereka menjadi akselerator yang baik.

"Analisis statistik hanya berfokus pada kumpulan data neutrino IceCube yang paling menjanjikan," kata Buson. "Teknik analisis yang lebih canggih dapat membawa lebih banyak penemuan."