VERITAS-matrisen har bekräftat detektering av högenergigammastrålar från närheten av ett supermassivt svart hål i en avlägsen galax, TXS 0506+056. Även om dessa upptäckter är relativt vanliga för VERITAS, detta blackhole är potentiellt den första kända astrofysiska källan till kosmiska neutrinoer med hög energi, en typ av spöklik subatomär partikel som kan framställas vid astrofysiska källor till kosmiska strålar med ultrahög energi.

University of Utah är en av de grundande samarbetsinstitutionerna vid VERITAS -observatoriet. Medförfattare Dave Kieda, professor i fysik och astronomi och dekanus vid U:s forskarskola, ledde designen, konstruktion och uppgradering av VERITAS som gav instrumentet ökad känslighet för de lägre energi gammastrålarna som är kritiska för upptäckten. Anushka Udara Abeysekara, forskningsassistent professor i fysik och astronomi vid U, är också en medförfattare på tidningen.

"Det här är första gången vi har sett högenergi gammastrålar och neutrinoer genereras av en gemensam astrofysisk källa. Detta är bevis på att närliggande och fjärran galaxer med supermassiva svarta hål i sina centrum aktivt skapar högenergiska kosmiska strålar, "sa Kieda." Det är en av pusselbitarna som behövs för att lösa mysteriet om var dessa kosmiska strålar kommer ifrån. "

University of Utah driver också Telescope Array kosmiska stråleobservatoriet baserat i Delta, Utah. År 2015, University of Utah Telescope Array Group identifierade en potentiell hotspot av kosmiska strålar med ultrahög energi som kommer från ett brett område av himlen som innehåller många potentiella extragalaktiska kosmiska strålkällor. Eftersom vår galax magnetiska fält böjer banan för inkommande kosmiska partiklar, Teleskoparrayen kunde inte identifiera någon enskild galax som ursprunget för de högenergiska kosmiska strålarna. VERITAS gammastrålfynd, i kombination med ICECUBE neutrino -detektering, ger ett sätt att direkt identifiera en enda galax som en källa till kosmiska strålar med hög energi. Denna "multi-messenger" strategi för astronomi-med gemensamma observationer av neutrinoer, gammastrålar, Röntgenstrålar och kosmiska strålar-ger ett stort genombrott i förståelsen av det astrofysiska ursprunget för de mest energiska partiklarna i universum.

"Epoken med astrofysik med flera budbärare är här, "sa National Science Foundation -chefen France Córdova." Varje budbärare - från elektromagnetisk strålning, gravitationella vågor och nu neutrinoer - ger oss en mer fullständig förståelse av universum, och viktig ny inblick i de mest kraftfulla föremålen och händelserna på himlen. Sådana genombrott är endast möjliga genom ett långsiktigt engagemang för grundforskning och investeringar i fantastiska forskningsanläggningar. "

VERITAS levererar kritiska pjäser till neutrino discovery puzzle

VERITAS -arrayen har bekräftat detektion av gammastrålning från närheten av ett supermassivt svart hål. Även om dessa upptäckter är relativt vanliga för VERITAS, detta svarta hål är potentiellt den första kända astrofysiska källan till kosmiska neutrinoer med hög energi, en typ av spöklik subatomär partikel.

Den 22 september, 2017 IceCube Neutrino Observatory, ett kubikkilometer neutrino-teleskop som ligger på sydpolen, upptäckte en neutrino med hög energi med potentiellt astrofysiskt ursprung. Dock, IceCube kan inte hitta en neutrino -källa på himlen. För det, forskare behövde mer information.

Mycket snabbt efter upptäckten av IceCube tillkännagavs, teleskop runt om i världen inklusive VERITAS (som står för "Very Energetic Radiation Telescope Array System") gick i aktion för att identifiera källan. VERITAS, MAGIC och H.E.S.S. gammastrålsobservatorier tittade alla på neutrino-positionen. Dessutom, andra gammastrålningsobservatorier som övervakar mycket av himlen vid lägre och högre energier gav också täckning.

Dessa uppföljningsobservationer av den grova IceCube-neutrino-positionen tyder på att neutrino-källan är en blazar, som är ett supermassivt svart hål med kraftfulla utströmmande strålar som kan förändras dramatiskt i ljusstyrka över tid. Denna blazar, känd som TXS 0506+056, ligger i mitten av en galax cirka 4 miljarder ljusår från jorden.

Initialt, NASA:s rymdteleskop Fermi gammastrålning observerade att TXS 0506+056 var flera gånger ljusare än vanligt vid dess övervakning på himlen. Så småningom, MAGIC-observatoriet upptäckte mycket högre energi gammastrålning ungefär två veckor efter neutrinodetekteringen, medan VERITAS, H.E.S.S. och HAWC såg inte blazaren i någon av sina observationer under de två veckorna efter varningen.

Med tanke på vikten av högre energi gammastrålningsdetekteringar för att identifiera den möjliga källan till neutrino, VERITAS fortsatte att observera TXS 0506+056 under de följande månaderna, fram till februari 2018, och avslöjade källan men i ett svagare tillstånd än vad som upptäcktes av MAGIC.

Upptäckten av gammastrålning som sammanfaller med neutrinoer är pirrande, eftersom båda partiklarna måste produceras vid genereringen av kosmiska strålar. Sedan de först upptäcktes för över hundra år sedan, kosmiska strålar - mycket energiska partiklar som kontinuerligt regnar ner på jorden från rymden - har utgett ett bestående mysterium. Vad skapar och lanserar dessa partiklar över så stora avstånd? Var kommer de ifrån?

"Den potentiella kopplingen mellan neutrinohändelsen och TXS 0506+056 skulle kasta nytt ljus över accelerationsmekanismerna som äger rum i kärnan i dessa galaxer, och ge ledtrådar om den hundraåriga frågan om kosmiska strålars ursprung, "sa medförfattare och talesperson för VERITAS Reshmi Mukherjee från Barnard College, Columbia University i New York, New York.

"Astrofysik går in i en spännande ny era av observationer med flera budbärare, där himmelska källor studeras genom detektering av den elektromagnetiska strålning som de avger över spektrumet, från radiovågor till gammarenergier med hög energi, i kombination med icke-elektromagnetiska medel, såsom gravitationella vågor och neutrinoer med hög energi, "sa medförfattaren Marcos Santander vid University of Alabama i Tuscaloosa.

Ett papper som beskriver de djupa VERITAS -observationerna av TXS 0506+056 visas online i The Astrofysiska tidskriftsbrev den 12 juli, 2018.