Самое энергичное нейтрино во Вселенной могло прийти от блазаров
Астрономы предложили новое объяснение происхождения самого энергичного космического нейтрино, когда-либо обнаруженного на Земле. По их расчетам, эта частица могла возникнуть в блазарах — активных ядрах галактик с сверхмассивными черными дырами, направляющими мощные струи плазмы в сторону Земли. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
13 февраля 2023 года детектор KM3NeT/ARCA, установленный на глубине Средиземного моря у берегов Сицилии, зафиксировал прохождение нейтрино с энергией около 220 петаэлектронвольт (PeV) — это более чем на порядок выше энергии большинства ранее наблюдавшихся космических нейтрино.
Нейтрино — чрезвычайно легкие и слабо взаимодействующие частицы. Они почти не сталкиваются с веществом и могут проходить через целые планеты, не оставив ни следа. Поэтому для их регистрации используются огромные детекторы, размещенные в глубине льда или воды. Когда нейтрино все-таки взаимодействует с веществом, возникают вторичные частицы, излучающие характерное черенковское свечение, которое и фиксируют приборы.
Сразу после обнаружения рекордного нейтрино ученые попытались выяснить его источник. Обычно в таких случаях ищут электромагнитный «контрсигнал» — вспышку в радио-, оптическом, рентгеновском или гамма-диапазоне из той же области неба. Однако в данном случае никаких совпадающих вспышек обнаружено не было.
Это заставило ученых рассмотреть другой вариант. Нейтрино могло возникнуть не в одном конкретном событии — например, во вспышке или взрыве, — а быть частью так называемого диффузного потока. Такой поток формируется, когда нейтрино приходят сразу от множества источников по всей Вселенной. Одними из возможных источников этого излучения считаются блазары — активные ядра галактик. В их центре находится сверхмассивная черная дыра, которая захватывает окружающее вещество и ускоряет частицы до огромных энергий, выбрасывая узкие струи плазмы — релятивистские джеты.
Чтобы проверить эту гипотезу, ученые смоделировали популяцию блазаров и оценили, сколько нейтрино и гамма-излучения такие объекты должны производить. Затем эти расчеты сравнили с наблюдениями нейтринных обсерваторий KM3NeT и IceCube, а также с данными гамма-телескопа Fermi.
Оказалось, что совокупность блазаров действительно может объяснить появление такого сверхэнергичного нейтрино. При этом модель не противоречит наблюдениям гамма-излучения. Расчеты также показывают, что подобные события должны происходить крайне редко — что согласуется с тем, что других нейтрино такой энергии пока не зарегистрировано.
Ученые подчеркивают, что окончательные выводы делать рано. Детектор KM3NeT еще строится: на момент регистрации события работало около 10% его будущего объема. По мере расширения установки и накопления новых данных астрономы рассчитывают лучше понять природу самых энергичных частиц во Вселенной.
В этом материале рассказываем, что такое пульсары и как отличить их от других мощных источников излучения во Вселенной — например, блазаров и квазаров.
Иллюстрация KM3NeT
Самое популярное
