Впервые обнаружен источник космических нейтрино. Почему это важно

12 июля коллаборация IceCube совместно с коллаборациями Fermi и MAGIC провела пресс-конференцию, на которой было объявлено о важном открытии в астрофизике: впервые обнаружен источник космических нейтрино. Это активная галактика в созвездии Ориона, ядро которой излучает поток частиц, направленных в сторону Земли. Подробнее об открытии рассказывает «Футурист»

Загадочные лучи

Блазар TXS 0506+056 в созвездии Ориона

Более ста лет назад были обнаружены космические лучи – поток частиц и атомных ядер, которые приходят на Землю из космоса. Но, несмотря на усилия множества ученых и различные открытия в данной области, основные вопросы все еще остались не отвеченными: какие именно частицы составляют космические лучи, где они рождаются и как ускоряются?

Рожденные и ускоренные в своем источнике, космические лучи начинают путешествие по Вселенной, в процессе которого они взаимодействуют с межзвездной средой и излучением и могут производить другие частицы. Это позволяет использовать так называемый многокомпонентный подход к изучению астрофизических источников – одновременно от одного объекта можно регистрировать различные типы излучения, что должно помочь лучше понять происходящие в нем процессы.

На данный момент физика может похвастаться лишь двумя примерами многокомпонентных событий. Это взрыв сверхновой SN1987A в 1987 году, когда был одновременно зарегистрирован поток фотонов и нейтрино от одного источника, а также слияние двух нейтронных звезд GW170817, обнаруженное в эксперименте LIGO, излучение от которого было также задетектировано обсерваторией Fermi.

Обсерватория IceCube

Нейтринная обсерватория IceCube расположена на антарктической станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе. Она состоит из 86 «нитей» длиной около трех километров, помещенных в лед. На каждой нити установлены сенсоры, которые регистрируют излучение, рождающееся при взаимодействии нейтрино со льдом.

Строительство установки началось в 2004 году и завершено шесть лет спустя: уже через три года было объявлено об обнаружении нейтрино, предположительно рожденных вне Солнечной системы. Однако, до настоящего времени не было обнаружено ни одного конкретного источника нейтрино – они приходили на Землю равномерно со всех возможных направлений, что не могло не приводить ученых в некоторое замешательство.

Была создана система оповещений между различными экспериментами: если кто-то один, скажем, регистрирует некое событие, информация об этом сразу же передается заинтересованным коллаборациям. Они, в свою очередь могут «посмотреть» тот же самый участок неба на предмет соответствующего излучения.

IC170922

22 сентября 2017 года обсерватория IceCube зарегистрировала одно весьма энергичное нейтрино, и разослала оповещение коллегам. Оказалось, что именно в этом направлении находится блазар, который наблюдает эксперимент Fermi, и именно в апреле 2017 года его яркость увеличилась в шесть раз.

Блазар – активная галактика, в центре которой находится сверхмассивная черная дыра. Такое галактическое ядро ускоряет и излучает частицы двумя «струями», джетами, один из которых направлен на Землю. Данный блазар является, судя по всему, источником протонов, которые в свою очередь сгенерировали поток нейтрино при взаимодействии с междвездным излучением.

Позднее наличие источника в данном направлении подтвердил эксперимент MAGIC и множество других инструментов. А в архивных данных самого IceCube обнаружилось еще порядка десяти нейтрино, пришедших из той же самой области неба.

Это открытие впервые позволило однозначно определить не только сам источник, но и тип рожденных в нем частиц. Астрофизика в полной мере шагнула в новую эру – эру многокомпонентного изучения объектов и прошла еще один важный этап на пути решения фундаментальных вопросов современности.

Подробнее о нейтрино для тех, кто не понимает физику