Botsende zwarte gaten kunnen ook hoogenergetische neutrino’s produceren

Fragment uit een simulatie van botsende zwarte gaten. Credit: N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes project.

Neutrino’s zijn een soort van spookdeeltjes die met miljarden per vierkante centimeter per seconde met de lichtsnelheid door je lichaam vliegen en waar je absoluut niets van merkt. Dat komt omdat neutrino’s niet reageren op de elektromagnetische wisselwerking en je ze alleen kan detecteren met enorme instrumenten, zoals IceCube, 5160 detectoren in een kubus van 1 km³ in het zuidpoolijs. Met IceCube hebben ze af vele jaren hoogenergetische (> TeV schaal) neutrino’s waargenomen en tot twee keer toe is het gelukt om de exacte bron van een deel van die neutrino’s te lokaliseren: NGC 1068 en TXS 0506+056. Maar naast deze neutrino’s hebben ze met IceCube ook een achtergrond van hoogenergetische neutrino’s waargenomen die niet gekoppeld kan worden aan een specifieke  bron. De vraag is dan ook waar deze neutrino’s dan vandaan komen. Recent hebben Ilja Jaroschewski en twee collega’s van de Universiteit van Bochum een suggestie gedaan: botsende zwarte gaten zouden ook neutrino’s kunnen produceren. Met de detectoren LIGO en Virgo zijn al vele malen zwaartekrachtgolven gedetecteerd die afkomstig zijn van botsende zwarte gaten, dus we weten inmiddels dat die botsingen vaak voorkomen. In bepaalde gevallen zou de jet of straalstroom van het nieuw gevormde zwarte gat in staat moeten zijn om hoogenergetische neutrino’s te produceren, zo laten de berekeningen van Jaroschewski zien. Maar hoeveel van die botsingen heb je dan nodig om de door IceCube waargenomen achtergrond van neutrino’s te verklaren? Dat heeft het drietal uitgerekend en ze komen uit op deze aantallen:

• kijk je naar botsende superzware zwarte gaten dan is één botsing in de 100.000 tot 10 miljoen jaar nodig in een gebied van 1 kubieke gigaparsec grootte (1 Gpc = 3,2 miljard lichtjaar).
• kijk je naar stellaire zwarte gaten dan heb je iedere 10 tot 100 jaar een botsing nodig in een gebied van 1 Gpc³ grootte.

Deze cijfers komen overeen met het geschatte aantal botsingen van (superzware) zwarte gaten op grond van waarnemingen met LIGO en Virgo. Meer informatie vind je in het artikel van  Ilja Jaroschewski et al, Extragalactic neutrino emission induced by Supermassive and Stellar Mass Black Hole mergers, arXiv (2022). Bron: Phys.org.

Gerelateerde Astroblogs:

Fysici poneren gedurfde hypothese over detectie buitenaards leven; Gebruikt ETI mogelijk kunstmatige zwarte gaten als quantumcomputers? O4 is nog niet eens begonnen en LIGO heeft al zwaartekrachtgolven gedetecteerd Kwantumzwaartekracht kan mogelijk neutrino’s doen vertragen