Российские астрофизики приблизились к определению происхождения нейтрино высоких энергий из космоса. Команда сравнила данные по неуловимым частицам, собранным Антарктической нейтринной обсерваторией IceCube, и по длинным электромагнитным волнам, измеренным радиотелескопами. Оказалось, что космические нейтрино связаны со вспышками в центрах далеких активных галактик, которые, как полагают, содержат сверхмассивные черные дыры. Когда материя падает в сторону черной дыры, некоторая ее часть ускоряется и выбрасывается в космос, что приводит к появлению нейтрино, которые затем движутся по вселенной почти со скоростью света.
Исследование опубликовано в Astrophysical Journal, а также доступно в репозитории arXiv preprint.
Нейтрино - это таинственные частицы, настолько крошечные, что исследователи даже не знают их массы. Они легко проходят сквозь объекты, людей и даже целые планеты. Нейтрино высокой энергии создаются, когда протоны ускоряются почти до скорости света.
Российские астрофизики сосредоточились на происхождении нейтрино сверхвысоких энергий при 200 триллионах электрон-вольт и более. Команда сравнила измерения объекта IceCube, закопанного в антарктическом льду, с большим количеством радионаблюдений . Было обнаружено, что неуловимые частицы возникают во время радиочастотных вспышек в центрах квазаров.
Квазары являются источниками излучения в центрах некоторых галактик. Они состоят из массивной черной дыры, которая поглощает вещество, плавающее в диске вокруг нее, и извергает чрезвычайно мощные струи сверхгорячего газа.
«Наши результаты показывают, что нейтрино высокой энергии рождаются в активных ядрах галактики, особенно во время радиовспышек. Поскольку и нейтрино, и радиоволны движутся со скоростью света, они достигают Земли одновременно», - сказал первый автор исследования Александр Плавин.
Плавин - доктор философии Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (РАН) и Московского физико-технического института. Таким образом, он является одним из немногих молодых исследователей, которые получили результаты такого уровня в начале своей научной карьеры.
Нейтрино приходят оттуда, откуда никто не ожидал
Проанализировав около 50 нейтринных событий, обнаруженных IceCube, команда ученых показала, что эти частицы происходят от ярких квазаров, видимых сетью радиотелескопов вокруг планеты. В сети используется самый точный метод наблюдения удаленных объектов в радиодиапазоне: очень длинная базовая интерферометрия. Этот метод, по сути, создает гигантский телескоп, размещая множество антенн по всему земному шару. Среди самых крупных элементов этой сети-100-метровый телескоп Общества Макса Планка в Эффельсберге.
Кроме того, ученые выдвинули гипотезу, что нейтрино возникали во время радиовспышек. Чтобы проверить эту идею, физики изучили данные российского радиотелескопа РАТАН-600 на Северном Кавказе. Эта гипотеза оказалась весьма правдоподобной, несмотря на распространенное предположение, что высокоэнергетические нейтрино должны возникать вместе с гамма-лучами.
«Предыдущие исследования происхождения нейтрино высоких энергий искали их источник прямо в центре внимания. Мы думали, что испытаем нетрадиционную идею, хотя и без особой надежды на успех. Но нам повезло», - говорит Юрий Ковалев из института Лебедева, МФТИ и Института радиоастрономии имени Макса Планка. «Данные многолетних наблюдений на международных радиотелескопах позволили сделать это очень интересное открытие, и радиодиапазон оказался решающим в определении происхождения нейтрино».
"Сначала результаты казались слишком хорошими, чтобы быть правдой, но после тщательного повторного анализа данных мы подтвердили, что нейтринные события явно связаны с сигналами, полученными радиотелескопами", - добавил Сергей Троицкий из Института ядерных исследований РАН. "Мы проверили эту ассоциацию на основе данных многолетних наблюдений телескопа РАТАН Специальной астрофизической обсерватории РАН. Вероятность того, что результаты будут случайными, составляет всего 0,2%. Это весьма успешно для нейтринной астрофизики, и наше открытие теперь требует теоретических объяснений".
Группа намерена перепроверить полученные результаты и выяснить механизм происхождения нейтрино в квазарах, используя данные Байкал-ГВД, подводного нейтринного детектора в озере Байкал, который находится на завершающей стадии строительства и уже частично функционирует. Так называемые черенковские детекторы, используемые для обнаружения нейтрино - в том числе IceCube и Baikal-GVD - полагаются на большую массу воды или льда как средства максимизации числа нейтринных событий и предотвращения случайного срабатывания датчиков. Конечно, непрерывные наблюдения далеких галактик с помощью радиотелескопов также имеют решающее значение для решения этой задачи.
По информации https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20200513181400
