С помощью наблюдений антарктической нейтринной обсерватории ученым удалось проследить путь высокоэнергетического нейтрино, возвращающегося в свой источник, - пишет sciencenews.org со ссылкой на Science.
Ученые давно были озадачены поиском источников высокоэнергетических частиц в космосе, которые бьют на Землю с энергий, превосходящей самые передовые ускорители частиц в мире. Теперь физики определили источник энергичной, легкой частицы, называемой нейтрино. Этот межгалактический путешественник вышел из блазара (активного галактического ядра с исходящим в сторону Земли потоком ионизированной материи, двигающейся со скоростью света), расположенного в направлении созвездия Ориона.
«Это очень захватывающие новости, - говорит астрофизик Анджела Олинто из Чикагского университета, которая не участвовала в новом исследовании. – Положено начало тому, что мы называем нейтринной астрономией» - астрономия, которая изучает почти безмассовые частицы, чтобы раскрывать тайны таких космических странностей, как блазары. Могут существовать и другие космические источники нейтрино высоких энергий. Однако пока ясно, что по крайней мере некоторые из них исходят из блазаров.
Процесс исследования
«IceCube», который был построен в кубическом километре ледяного покрова, использует тысячи встроенных датчиков для измерения света, создаваемого, когда нейтрино врезаются в лед. 22 сентября 2017 года «IceCube» обнаружил нейтрино с энергией около 300 триллионов электронвольт. (Для сравнения, протоны на Большом адронном коллайдере в Женеве достигают 6,5 триллиона электронвольт).
Проследив обратный путь нейтрино, ученые обратили внимание на область неба в направлении созвездия Ориона. К исследованию были привлечены астрономы, и телескопы по всему миру тщательно искали пятно света, которое могло бы обнаружить источник частицы. Космический гамма-телескоп «Ферми» обнаружил вспышку гамма-лучей, исходящих от блазара под названием TXS 0506+056. Другие телескопы наблюдали вспышку блазара в других типах света, включая рентгеновские лучи и радиоволны.
«Это сумасшествие, небо извергается, - сказала исследователь «Ферми» Регина Капуто - Я почти не могла в это поверить: Вселенная проявляет себя так, как мы никогда раньше не представляли».
Обнаружение высокоэнергетических нейтрино с четко определенным направлением выхода очень редки: за полтора года до обнаружения этого нейтрино «IceCube» отправил астрономам всего 10 сообщений о таких находках. И это первый случай, когда исследователям удалось заметить источник света.
«Действительно, «IceCube» был создан для того, чтобы попытаться зафиксировать высокоэнергетические нейтрино из этих экзотических источников», - говорит специалист нейтринной физики Кейт Шельберг из Университета Дьюка, которая не участвовал в исследовании.
Раньше ученые уже идентифицировали места рождения нейтрино с гораздо более низкими энергиями: взрывающейся звезды и солнца. Но высокоэнергетические нейтрино были более неуловимыми. Хотя ранее были намеки на связь высокоэнергетических нейтрино со вспышками блазаров, новое исследование позволяет впервые проследить очевидную связь между ними.
После первой находки исследователи «IceCube» обратились к своим базам данных и искали другие нейтрино, которые могли ранее исходить от блазара. И они обнаружили, что через 7 месяцев после начала работы в сентябре 2014 года «IceCube» увидел вспышку нейтрино примерно в том же районе.
Космические лучи высоких энергий
Блазары по-прежнему слабо изучены. В частности, ученые не понимают, каким образом блазары взрывают частицы. Поскольку высокоэнергетические нейтрино могут быть произведены только в сочетании с протонами, блазары должны, по мнению исследователей, также являться источником космических лучей, состоящих из протонов и атомных ядер.
На Земле были обнаружены космические лучи сверхвысоких энергий, и было загадкой, какой космический двигатель может довести частицы до таких крайних величин. По словам астрофизика Фрэнсиса Халзена из Университета Висконсин-Мэдисон - руководителя «IceCube» - антарктической нейтринной обсерватории, которая обнаружила частицу, истоки космических лучей с высокой энергией плохо изучены и до сих пор «никто не мог определить источник, который их производит».
Известно, что высокоэнергетические космические лучи происходят извне Млечного пути. Однако обнаружить места их рождения крайне сложно: когда они путешествуют в пространстве, их траектории искажаются магнитными полями и поэтому не надежно указывают на источники.
Нейтрино же электрически нейтральны и не подвержены влиянию
магнитных полей, поэтому они движутся по прямой от места их
происхождения до Земли. Так как высокоэнергетические космические
лучи и нейтрино образуются вместе, частицы могут помочь ученым
понять космические лучи.
[Фото: sciencenews.org]
