Высокоэнергетические нейтрино остаются одним из самых загадочных продуктов астрофизических процессов. Из-за крайне слабого взаимодействия с веществом их источники удаётся установить лишь в редких случаях, поэтому каждая такая находка представляет особый интерес. Новое исследование показало, что источником одного из подобных событий могла стать не активная сверхмассивная чёрная дыра, как предполагалось ранее, а галактика с необычайно интенсивным звездообразованием.
72 полёта над Марсом: как Ingenuity пережил зиму, сбои и собственную миссию
Обзор Intel Core Ultra 5 250K Plus, или Как Arrow Lake превратился в «топ за свои деньги»
Ryzen и DDR5-6000 на чипах Samsung — G.Skill даёт добро
Обзор Intel Core Ultra 7 270K Plus — лучший Arrow Lake за полцены
Выбираем лучший игровой ноутбук до 100 000 рублей: сравнительное тестирование 7 интересных моделей
Обзор Ryzen 9 9950X3D2: правильный 16-ядерник с 3D-кешем
Нейтрино регистрируются косвенно — по вторичным частицам, возникающим при их взаимодействии с веществом детекторов. Поскольку во время путешествия по Вселенной нейтрино почти не отклоняются магнитными полями и редко сталкиваются с веществом, они сохраняют информацию о направлении на источник. Однако восстановить его положение с высокой точностью удаётся далеко не всегда.
В подавляющем большинстве из тех редких случаев, когда источник нейтрино удалось идентифицировать с высокой степенью точности, им оказывались сверхмассивные чёрные дыры — активные ядра галактик. Там происходят поистине экстремальные энергетические процессы, в ходе которых также возникают нейтрино высоких энергий. Поэтому в ходе поиска нейтрино от события IC 210922A, которое было зарегистрировано 22 сентября 2021 года обсерваторией IceCube в антарктическом льду, астрономы рассчитывали обнаружить очередную сверхмассивную чёрную дыру в центре какой-нибудь галактики, но как же они ошибались!
Источником энергичных нейтрино события IC 210922A стала область затянутой пылью галактики JCMT0402−0424, прозванной Shadow Blaster («Теневой Бластер»), расположенная примерно в 11 млрд световых годах от Земли. Никаких признаков сверхмассивной дыры там не обнаружилось, зато было выявлено чрезвычайно активное образование новых звёзд.
Плотная пыль надёжно укрывала галактику от наблюдений в оптическом диапазоне, поэтому астрономы воспользовались услугами радиотелескопа ALMA. По удачному стечению обстоятельств наблюдаемая галактика оказалась увеличенной в несколько раз благодаря гравитационному линзированию: массивная эллиптическая галактика на переднем плане искривила и усилила свет далёкого объекта, создав четыре искажённых, но более крупных и детальных изображения «Теневого Бластера».
Наблюдение в рентгеновском и гамма-диапазоне, а также анализ молекулярного газа по линиям CO и нейтрального углерода не показал картины, характерной для газа, нагреваемого центральной чёрной дырой. Напротив, данные указывают на компактную вспышку звездообразования: сотни солнечных масс вещества в год превращаются в новые звёзды, и происходит это в компактной центральной области размером всего 1500 световых лет.
Такая высокоплотная и насыщенная энергией среда способна работать как природный ускоритель космических лучей. Высокоэнергетические частицы, находясь в плотном газе, многократно сталкиваются с веществом, рождая короткоживущие частицы, распады которых, в свою очередь, дают гамма-кванты и нейтрино.
Это не железное доказательство зарегистрированного на Земле «нейтринного» события, но наиболее вероятный его кандидат, а вероятность случайного совпадения оценивается примерно в 1 % или ниже. Но если допустить, что такие компактные пылевые галактики широко распространены, они могут давать заметную, хотя и не главную, долю высокоэнергетического нейтринного фона — порядка 15 % и в некоторых моделях до 20 %. Вот так нежданно-негаданно проявился новый источник высокоэнергетических космических нейтрино.