Где рождаются нейтрино: российские учёные приблизились к разгадке происхождения мельчайших космических частиц
Российские учёные приблизились к разгадке происхождения мельчайших космических частиц
- Радиотелескоп РАТАН-600
- РИА Новости
- © Мария Плотникова
Учёные из Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН), Московского физико-технического института (МФТИ) и Института ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН) впервые установили, что нейтрино сверхвысоких энергий рождаются вблизи чёрных дыр в активных ядрах галактик — квазарах. Об этом сообщается в журнале Astrophysical Journal.
Напомним, что нейтрино являются мельчайшими элементарными частицами, распространяющимися по Вселенной со скоростью света. Они ещё недостаточно изучены наукой, даже их точная масса неизвестна. Эти бесструктурные частицы безвредны для живых организмов, с лёгкостью проходят сквозь планеты и с трудом поддаются регистрации. Известным источником нейтрино является Солнце, где эти частицы участвуют в термоядерных реакциях. Также потоки нейтрино производят действующие атомные реакторы.
Существующие на Земле детекторы этих частиц регистрируют нейтринные события, происходящие в далёком космосе и обладающие сверхвысокой энергией — более 200 триллионов электрон-вольт. Однако их источник обнаружить до сих пор не удавалось.
- Телескоп РАТАН-600 и нейтрино в представлении художника
- © МФТИ, Дарья Сокол
Российские учёные вплотную подошли к решению этой проблемы. Они сравнили данные нейтринного телескопа IceCube в Антарктиде с радиоастрономическими наблюдениями квазаров, в том числе на крупнейшем в мире радиотелескопе РАТАН-600, расположенном в Карачаево-Черкесии.
В результате исследователям удалось найти связь между космическими нейтрино и вспышками в центрах далёких активных галактик, где находятся сверхмассивные чёрные дыры. По мнению астрофизиков, во время притяжения вещества чёрной дырой часть потока частиц выбрасывается обратно, ускоряется и рождает нейтрино сверхвысоких энергий, что сопровождается вспышками радиоизлучения.
«Наш результат говорит о том, что нейтрино высоких энергий рождаются в активных ядрах галактик, причём именно в моменты вспышек радиоизлучения. Поскольку и эти частицы, и радиоволны распространяются по Вселенной со скоростью света, мы видим их на Земле одновременно», — рассказал автор работы, аспирант ФИАН и МФТИ Александр Плавин.
Первый этап исследования был посвящён доказательству того, что направления, откуда на Землю приходят нейтрино сверхвысоких энергий, совпадают с положением ярких квазаров, которое было определено радиотелескопами. Вторым этапом работы стало подтверждение гипотезы, что нейтрино сверхвысоких энергий появляются в галактиках во время вспышек радиоизлучения. Для этого коллектив астрофизиков использовал данные российского телескопа РАТАН-600 о вспышках на квазарах и сопоставил их с полусотней нейтринных событий от IceCube.
«Мы решили проверить нестандартную идею, не особо рассчитывая на успех. Но нам повезло! Именно радиодиапазон оказался ключевым для обнаружения источников нейтрино», — сообщил астрофизик ФИАН и МФТИ, член-корреспондент РАН Юрий Ковалёв.
Космическая загадка: учёные зафиксировали три сигнала из области возможного слияния чёрной дыры и нейтронной звезды
Ранее источники нейтрино искали преимущественно в гамма-лучах, поскольку считалось, что они должны рождаться вместе с гамма-излучением. Поэтому полученные учёными результаты поначалу вызвали недоверие.
«Результат показался слишком хорошим. Но, проведя детальный анализ данных и многочисленные проверки, мы подтвердили явную связь нейтринных событий с радиоизлучением, которую затем проверили по многолетним измерениям вспышек излучения на радиотелескопе РАТАН-600. Вероятность того, что этот результат случаен, составляет всего 0,2%. Это большой успех в нейтринной астрофизике, и теперь наше открытие требует теоретического объяснения», — заявил главный научный сотрудник ИЯИ РАН, член-корреспондент Российской академии наук Сергей Троицкий.
В частности, проверка результатов будет осуществляться с помощью данных телескопа Baikal-GVD, который в настоящее время достраивается на Байкале, отмечают учёные.