Спасибо, что вы с нами!

Блазар «обстрелял» Антарктиду нейтрино высоких энергий

Активные ядра галактик, выстреливающие разогнанную до околосветовых скоростей плазму, впервые проявили себя как источник довольно экзотических частиц.
Комментарии
...

Работы двух групп исследователей, связанных с научной коллаборацией IceCube, показали, что окрестности активно пожирающих материю сверхмассивных черных дыр в центрах галактик являются источником нейтрино особо высоких энергий. До сих пор надежно удавалось зарегистрировать только такие источники нейтрино, как Солнце, либо близкие сверхновые. Новое открытие важно не только из-за регистрации нового класса источников нейтрино, но и потому, что может пролить свет на происхождение космических частиц особо высоких энергий, до сих пор остававшееся загадкой. Соответствующие статьи опубликованы в Science.

Блазары — это особо компактные квазары, галактики с активно излучающим ядром. От других галактик с активным ядром их отличает наличие релятивистских джетов — струй плазмы, разогнанных до околосветовых скоростей. Другая особенность блазаров — все они происходят от галактик, сильно отличающейся от нашей. Если Млечный Путь, в котором мы живем, спиральная галактика, то блазары находятся в центрах гигантских эллиптических (овальных) галактик.

Международная коллаборация IceCube изучает данные наблюдений, собранных с помощью крупного подповерхностного нейтринного «телескопа», расположенного под толщами льда в Антарктиде. Мощности IceCube — это большие кубические бассейны с водой, при прохождении через которые нейтрино могут вызывать слабые вспышки. Регистрируя такие вспышки в разнесенных в пространстве «кубах» с водой, исследователи могут определить, с какого именно направления пришло то или иное нейтрино. Для ряда нейтрино высоких энергий эти направления совпадали. Изучая их, ученые выявили объекты — кандидаты источников подобных нейтрино.

Одним из них был блазар TXS 0506+056, свет от которого шел до Земли 4 миллиарда лет. Кроме пучка нейтрино высоких энергий, пришедшего от него и зарегистрированного в 2017 году, на высокую активность этого блазара показало и наблюдение за ним в оптическом и иных диапазонах на целом ряде обычных телескопов. Тот факт, что повышение интенсивности излучений от блазара совпало с появлением с этого же направления нейтрино высоких энергий указывает на то, что именно он и является их наиболее вероятным источником. Новое открытие указывает на «нейтринную активность» блазаров, до того остававшуюся лишь гипотезой.

Интересно, что на протяжении многих лет с тех же самых направлений, что и нейтрино высоких энергий, регистрируются и иные частицы особо высоких энергий. Эти частицы даже породили в научном сообществе парадокс Зацепина — Грайзена — Кузьмина. Так называют теоретический верхний предел энергии космических лучей от удаленных источников. Если обычная частица высокой энергии преодолевает в космосе более 50 мегапарсеков (более 160 миллионов световых лет), то она претерпевает распад на частицы заметно меньших энергий. Это значит, что никакие частицы ультравысоких энергий не должны вообще регистрироваться земными астрономами, ведь ближе 160 миллионов световых лет от нас нет никаких источников столь энергичных частиц.

Увы, на практике такие частицы регулярно регистрируются, показывая, что существует парадокс или астрономы чего-то не замечают. Особую значимость проблеме придавало то, что она перестала быть чисто астрофизической и стала, по сути, крупной проблемой еще и для физики элементарных частиц: получалось, что частицы могут вести себя не совсем так, как это представляли себе ученые ранее.

Однако довольно давно было выдвинуто предположение, что если у какого-то активного астрофизического объекта «утекает» большое количество нейтрино — частиц, слабо взаимодействующих с обычным веществом, то такие нейтрино могут преодолеть очень большую дистанцию. Куда большую, чем остальные частицы, подчиняющиеся пределу Зацепина — Грайзена — Кузьмина. В частности, была предложена так называемая модель Z-вспышки, по которой нейтрино ультравысоких энергий из далеких галактик могут достигать нашей галактики, столкнуться с реликтовым антинейтрино и аннигилировать до адронов, обычных частиц, которые также будут иметь высокую энергию. Когда такие обычные частицы ультравысоких энергий достигают Земли, они и воспринимаются астрономами как нарушители предела Зацепина — Грайзена — Кузьмина.

Найденные IceCube нейтрино высоких энергий, исходящих от далекого блазара, хорошо вписываются в такой сценарий «нейтринного» объяснения парадокса Зацепина — Грайзена — Кузьмина, остающегося одной из главных нерешенных проблем современной физики. И хотя пока рано что-то утверждать, новое открытие указывает на то, что нейтрино особо высоких энергий действительно могут быть таким решением.

Комментарии
...