Российские астрофизики определили источник загадочных частиц

Специалисты из России вычислили, откуда приходят нейтрино сверхвысоких энергий, над происхождением которых учёные ломали голову много лет. Источником этих частиц оказались окрестности сверхмассивных чёрных дыр.

Достижение описано в научной статье, опубликованной в издании Astrophysical Journal.

Нейтрино – это очень лёгкие нейтральные частицы, которые образуются во многих процессах, от термоядерных реакций в недрах звёзд до распада радиоактивных элементов. Космос буквально полон нейтрино.

Но есть среди них одна группа, происхождение которой до сих пор оставалось неизвестным. Это нейтрино сверхвысоких энергий (от 200 триллионов электрон-вольт). Теперь астрономы выяснили их природу. Оказалось, эти энергичные частицы рождаются в окрестностях сверхмассивных чёрных дыр.

Учёные опирались на данные о 56 нейтрино сверхвысоких энергий, зарегистрированных телескопом IceCube. Эти частицы были частью нейтринных всплесков, зафиксированных в 2009-2019 годах. Специалисты отбирали только те события, для которых было известно направление, с которого приходили потоки нейтрино.

Исследователи сопоставили эти области неба с координатами ярких сверхмассивных чёрных дыр в центрах галактик.И оказалось, что нейтрино пришли именно из тех участков небесной сферы, где расположены самые яркие (в радиодиапазоне) из этих объектов. В частности, источниками этих частиц оказались ядра галактик 3C 279, NRAO 530, PKS 1741−038 и OR 103. Вероятность того, что речь идёт о случайном совпадении, авторы оценивают всего в 0,2%.

Но это ещё не всё. Используя данные с российского радиотелескопа РАТАН-600, астрономы выяснили, что всплески нейтрино происходят одновременно со вспышками радиоизлучения в окрестностях сверхмассивных чёрных дыр.

"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", – объясняет первый автор статьи Александр Плавин из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) и Московского физико-технического института (МФТИ).

Отметим, что радиоволны распространяются точно со скоростью света, а вот с нейтрино не всё ясно. Возможно, они движутся с почти световой скоростью, но всё же чуть-чуть медленнее.

Таким образом, учёные надёжно установили, что по крайней мере часть нейтрино сверхвысоких энергий рождается благодаря сверхмассивным чёрным дырам.

"До нас учёные искали источник нейтрино высоких энергий, что называется, под фонарём. Мы же решили проверить нестандартную идею, не особо рассчитывая на успех. Но нам повезло! Многолетние совместные наблюдения на международных решётках радиотелескопов и замечательном российском РАТАНе позволили получить этот интереснейший результат. Именно радиодиапазон оказался ключевым для обнаружения источников нейтрино", – заключает соавтор статьи Юрий Ковалёв из ФИАН и МФТИ.

Поясним, что системы радиотелескопов, находящихся в разных странах, использовались для определения координат сверхмассивных чёрных дыр.

К слову, теоретики давно предполагали, что нейтрино сверхвысоких энергий рождаются в активных галактических ядрах, и "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали об этом.