Начало нейтринной астрономии положено: антарктическая станция точно отследила место рождения нейтрино

Ученым удалось проследить путь движения неуловимой мельчайшей частицы вплоть до ее космической родины, яркой галактики в 4 миллиардах световых лет. Это огромные новости: такое сделали впервые в истории исследования космоса. Ученые давно ломают голову над тем, откуда берутся высокоэнергетические космические частицы, которые обстреливают Землю энергией, которую сложно заполучить даже на самых мощных ускорителях частиц в мире.

И вот, физики идентифицировали источник энергетических легковесных частиц под названием нейтрино. Межгалактический путешественник пришел из яркой галактики — блазара — в созвездии Ориона, сообщили ученые в статье, опубликованной 12 июля в Science.

«Это невероятно захватывающие новости», говорит астрофизик Анджела Олинто из Университетта Чикаго, не имеющая отношения к последним результатам. «Это начало нейтринной астрономии», которая будет использовать практически безмассовые частицы для раскрытия секретов космических причуд вроде блазаров. Хотя источников высокоэнергетических нейтрино может быть несколько, конкретно это обнаружение сигнализирует о блазарах.

Этот результат также позволяет предположить, что блазары испускают другие энергетические частицы, известные как космические лучи, которые рождаются в тандеме с нейтрино. Происхождение высокоэнергетических космических лучей плохо изучено, и до сих пор «никто ни разу не определил источник их рождения», говорит астрофизик Фрэнсис Хальцен из Университета Висконсин-Мэдисона, руководитель нейтринной обсерватории IceCube в Антарктиде, которая обнаружила частицу.

IceCube, которая была построена в кубическом километре льда, использует тысячи встроенных датчиков для измерения света, который рождается, когда нейтрино врезаются в лед.

22 сентября 2017 года IceCube зарегистрировала нейтрино с энергией порядка 300 триллионов электрон-вольт. (Для сравнения, протоны на Большом адронном коллайдере в Женеве достигают энергией в 6,5 триллиона электрон-вольт).

Отслеживая движение нейтрино в обратном направлении, ученые сузили участок неба до созвездия Ориона. Затем за дело принялись астрономы и телескопы по всему миру начали прочесывать пятно света, которое могло бы указать на источник частицы. Космический гамма-лучевой телескоп Ферми выявил вспышку гамма-лучей, которая поступила от блазара TXS 0506+056, яркой галактики, питающей огромную черную дыру, которая выпускает джет энергетических частиц в направлении Земли. Различные телескопы наблюдали всплеск блазара в других типах света, включая рентгеновские лучи и радиоволны.

Высокоэнергетические нейтрино с четко определенным направлением входа — это редкость. IceCube направила всего 10 сообщений о таких обнаружениях за полтора года, прежде чем обнаружить это нейтрино. Впервые ученым также повезло обнаружить источник света.

«Ради этого, собственно, и строили IceCube — попытаться увидеть высокоэнергетические нейтрино из этих экзотических источников», говорит нейтринный физик Кейт Шольберг из Университета Дьюка, не принимавшая участия в исследованиях.