Астрофизики связали фоновые космические нейтрино с древними компактными галактиками
Международная группа исследователей выяснила, что источником части нейтрино сверхвысоких энергий могут служить компактные древние галактики, которые существовали через 600–1600 миллионов лет после Большого взрыва. Эти объекты открыл космический телескоп «Джеймс Уэбб». Астрономы называют их маленькими красными точками. Исследованием руководил аспирант Рику Кудзе из Института теоретической физики имени Юкавы при Киотском университете.
Земные детекторы давно улавливают диффузный фон нейтрино высоких энергий со всего неба, но ученые до сих пор спорят о том, откуда прилетают эти нейтральные элементарные частицы. Обычно космические процессы, которые рождают нейтрино, вырабатывают и гамма-лучи. Если бы частицы летели из открытых областей космоса, гамма-фон неба оказался бы намного ярче, чем показывают приборы. По этой причине исследователи искали плотные скрытые объекты: они должны выпускать нейтрино наружу, но удерживать гамма-излучение внутри.
Маленькие красные точки «Уэбба» могут отправлять к Земле нейтрино
Маленькие красные точки подошли на эту роль по плотности расположения и светимости. Астрофизики предполагают, что в центрах этих ранних галактик находятся растущие сверхмассивные черные дыры, которые сформировались в результате прямого гравитационного коллапса плотных газовых облаков. Черные дыры остаются погруженными в толстые газовые оболочки. Внутри таких коконов протоны разгоняются, сталкиваются с фотонами и частицами газа, после чего рождают вторичные частицы и нейтрино. Нейтрино слабо взаимодействуют с веществом, поэтому они беспрепятственно пробивают газовую оболочку и летят через Вселенную около 13 миллиардов лет. Гамма-кванты, наоборот, эффективно поглощаются плотной средой.
Команда рассчитала энергетический спектр нейтрино с учетом охлаждения среды, ускорения протонов и рождения вторичных частиц. Численное моделирование подтвердило, что струи плазмы и релятивистские частицы внутри газовых коконов генерируют поток нейтрино и одновременно гасят сопутствующее гамма-излучение. Это объясняет, почему телескопы не фиксируют яркие джеты у таких галактик. В будущем авторы работы планируют рассчитать соотношение различных типов нейтрино и определить точные физические условия, при которых газовые оболочки скрывают плазменные струи.
Иллюстрация D. Kocevski et al. (2025)
Самое популярное
