Partikel Misterius dari Galaksi Terdekat Sembunyi di Bawah Antartika
Jauh di bawah es Antartika, banyak neutrino telah ditemukan berasal dari galaksi Messier 77. Namun, profilnya tidak cocok dengan penghasil neutrino kuat lainnya.
Neutrino adalah suatu partikel dasar yang tidak memiliki massa maupun muatan listrik. Sementara Messier 77 yang juga dikenal sebagai NGC 1068, adalah salah satu galaksi yang paling banyak dipelajari di luar galaksi kita.
Dicintai oleh para astronom amatir karena bentuk spiralnya yang indah, Messier 77 terungkap menghasilkan banyak neutrino berenergi tinggi. Untuk mengetahui hal ini, para peneliti harus pergi, bukan ke luar angkasa atau ke puncak gunung seperti kebanyakan penelitian astronomi, tetapi menjelajah beberapa kilometer jauhnya di bawah es Antartika. Penemuan ini dapat membantu menjelaskan neutrino kosmik berlimpah yang datang dari segala arah.
Neutrino pertama kali diusulkan pada tahun 1930, karena fisikawan memperhatikan produk dari beberapa reaksi nuklir memiliki energi dan momentum yang lebih sedikit daripada yang ada sebelumnya.
Karena ini melanggar segala macam hukum, disimpulkan bahwa pasti ada partikel yang hilang yang tidak mereka deteksi, tetapi butuh 26 tahun untuk menemukan partikel yang memenuhi persyaratan yang diperlukan.
Kita sekarang tahu bahwa alam semesta dipenuhi dengan neutrino kosmik, dengan miliaran neutrino melewati kita setiap detik. Namun, mereka sangat sulit untuk dideteksi sehingga kita menemukan sangat sedikit, dan tetap tidak pasti mengenai sumbernya.
Namun, sebuah makalah baru mengungkapkan bahwa Messier 77 memproduksi cukup banyak, dan mungkin mewakili kelas galaksi yang melakukan hal yang sama. Ini bisa menjelaskan mengapa lebih banyak neutrino berenergi tinggi ada daripada yang bisa dikaitkan dengan sumber yang diketahui sebelumnya.
Penemuan ledakan neutrino yang terkait dengan SN 1987A, supernova terdekat dengan Bumi selama berabad-abad, menunjukkan bahwa ledakan bintang menyediakan sumber utama neutrino kosmik. Namun, jika ada supernova di Messier 77, para peneliti berharap untuk mengetahuinya.
Pada jarak 47 juta tahun cahaya, itu jauh lebih jauh dari 1987A, tetapi masih lebih dekat daripada sebagian besar supernova yang dideteksi ilmuwan setiap tahun.
IceCube Observatory membuat penemuan pertama dari sumber neutrino berenergi tinggi, TXS 0506+056 pada tahun 2018, hampir 100 kali lebih jauh dari Messier 77, dan terletak tepat di bahu Orion.
Namun, sepertinya tidak ada banyak kesamaan di antara keduanya. TXS 0506+056 adalah blazar, jenis galaksi yang jet kecepatan dekat lubang hitam supermasifnya mengarah ke Bumi. TXS 0506+056 memungkinkan para ilmuwan untuk melakukan pengamatan simultan terhadap sinar gamma dan neutrino yang dihasilkan oleh pancaran ini.
Meskipun Messier 77 memiliki lubang hitam supermasif yang luar biasa aktif untuk alam semesta lokal, tidak ada jet yang terdeteksi, menjadikannya apa yang dikenal sebagai radio Nucleus Galaxy Active (AGN) yang tenang (Radio-quiet AGN).
"Radio-quiet AGN yang lebih berlimpah daripada blazar dan radio-loud AGN mungkin membantu menjelaskan jumlah neutrino kosmik yang diamati," kata Dr Kohta Murase dari Pennsylvania State University, dikutip dari IFL Science.
"Setelah penemuan neutrino dari TXS 0506+056 pada tahun 2018 yang menggembirakan, bahkan lebih mendebarkan untuk menemukan sumber yang menghasilkan aliran neutrino yang stabil yang dapat kita lihat dengan IceCube," kata rekan penulis Dr Gary Hill dari University of Adelaide.
"Satu neutrino dapat memilih satu sumber. Tetapi hanya pengamatan dengan beberapa neutrino yang akan mengungkapkan inti yang tidak jelas dari objek kosmik yang paling energik," kata Profesor Francis Halzen dari University of Wisconsin-Madison dalam pernyataan terpisah.
"IceCube telah mengumpulkan sekitar 80 neutrino energi teraelectronvolt dari NGC 1068, yang belum cukup untuk menjawab semua pertanyaan kami, tetapi mereka jelas merupakan langkah besar berikutnya menuju realisasi astronomi neutrino," sambungnya.
Neutrino berinteraksi sangat buruk dengan materi biasa, sumbernya tidak tersembunyi oleh awan debu. Sayangnya, sulit untuk mengetahui apa yang menghasilkan neutrino jika kita tidak dapat melihat sumbernya secara langsung.
Interaksi lemah neutrino memaksa detektor mereka harus beroperasi dengan mencari kilatan cahaya yang dipancarkan pada kesempatan langka neutrino membuat muon ketika mengenai inti atom.
Dengan membangun detektor yang lebih besar dan lebih dalam, dimungkinkan untuk menangkap lebih banyak neutrino, dan yang bergerak lebih cepat sehingga membawa lebih banyak energi.
IceCube gen-2 dirancang tak hanya untuk memungkinkan ilmuwan mempelajari lebih lanjut tentang Messier 77, tetapi juga memungkinkan membandingkan galaksi terdekat dengan produsen neutrino yang serupa tetapi lebih jauh.
"Seolah-olah IceCube memberi kita peta ke harta karun." kata Dr Marek Kowalski dari Deutsches Elektronen- Synchrotron.
