Ученые обнаружили нейтринное излучение Млечного Пути
Астрофизики проанализировали общедоступные данные нейтринной обсерватории IceCube. Оказалось, что значительная часть потока высокоэнергетических нейтрино, регистрируемых телескопом, имеет галактическое происхождение
Владимир К.
Астрофизики проанализировали общедоступные данные нейтринной обсерватории IceCube, расположенной в Антарктиде. Оказалось, что значительная часть потока высокоэнергетических нейтрино, регистрируемых телескопом, имеет галактическое происхождение, то есть рождена в Млечном Пути. Статья вышла в ведущем международном журнале Astrophysical Journal Letters.
Цветом показано небо в гамма-лучах, ярко прослеживается плоскость Галактики. Направления прихода нейтрино показаны белыми кружками. Центр Галактики (‘GC’) отмечен звездочкой. Российский нейтринный телескоп Байкал-GVD чувствителен к этой области неба и сможет поймать оттуда нейтрино
Млечный Путь, проекция нашей спиралевидной Галактики, вдохновляет ученых всего мира и не только их. Выйдешь ночью – красота. Виден Млечный Путь – миллиарды звезд. Наш большой дом. Во Вселенной галактик много, но мы внутри этой, поэтому ее свет доминирует над другими.
Но “светится” Млечный Путь не только в видимом глазу спектре. При переходе к более высоким энергиям излучения, нежели может увидеть наш глаз, становятся важными и внегалактические источники – хотя и далекие, но более мощные. Но даже в гамма-излучении Млечный Путь доминирует на небе. Вдобавок к излучению отдельных объектов дают вклад и взаимодействия космических лучей высоких энергий с межзвездным газом.
Российских физиков из Института ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН), Физического института РАН (ФИАН), Московского физико-технического института (МФТИ) и института радиоастрономии общества Макса Планка (MPIfR, Германия) привлекло нейтринное излучение Млечного Пути. Нейтрино – это уникальная элементарная частица, которая без препятствий проходит через материю, практически не взаимодействуя с ней. Сравнительно недавно начали работать нейтринные телескопы, которым удалось найти нейтрино высоких энергий, приходящие из космоса. Американский IceCube, наш российский Байкальский нейтринный телескоп (известный также как проект Baikal-GVD), европейский KM3NeT – вот три нейтринных телескопа, данные которых анализируют физики всего мира. Но они до сих пор не видели излучение нашей родной, такой домашней Галактики. Хотя много теоретиков твердили год от года: звезды с огромными магнитными полями, как и прилетающие космические лучи, в состоянии родить нейтрино. Загадка!
Член-корреспондент РАН Сергей Троицкий из ИЯИ рассказывает: «Не так давно установка “Ковер-2” (расположенная в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН) обнаружила вспышку галактического источника одновременно с приходом нейтрино высокой энергии, зарегистрированным IceCube. Это было первым свидетельством того, что нейтрино в галактических источниках действительно рождаются. Но одно нейтрино – не доказательство. Может быть просто совпадением».
В своей новой статье группа ученых пишет, что им удалось обнаружить галактическое излучение нейтрино. Статья вышла в ведущем международном журнале Astrophysical Journal Letters и выложена в открытый доступ по следующему адресу: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aca1ae.
Кандидат наук Александр Плавин из ФИАН описывает методику анализа: «Мы задались вопросом, приходит ли на Землю больше нейтрино от плоскости Галактики, чем с других направлений? Аккуратно собрали все случаи регистрации высокоэнергетических нейтрино за десять лет наблюдений и увидели в них Млечный Путь. Уровень достоверности 99.996%, достаточно редко встречающийся в нейтринной астрофизике, где много неопределенностей и пока все еще мало качественных данных».
Это фундаментальное открытие, с одной стороны, было давно ожидаемым, а с другой, принесло новые вопросы. Нейтрино хотя и концентрируются к галактической плоскости, но не в узкой полосе - ширина нейтринного Млечного Пути оказалась как две длины ковша Большой Медведицы. Возможно, это указывает на то, что значительная часть нейтрино рождается не просто в нашей Галактике, а в ближайшей ее области. С этим еще предстоит разбираться.
Член-корреспондент РАН Юрий Ковалев (ФИАН и МФТИ) заключает: «Новые, более современные нейтринные эксперименты в Северном полушарии - Baikal-GVD и KM3NeT - в скором времени дадут возможность провести аналогичный анализ с их данными и более подробно изучить область галактического центра. Нейтринные телескопы регистрируют элементарные частицы “из-под своих ног”, там и находится центр Галактики для нас, северян. А пока, ориентируясь на данные IceCube и Baikal-GVD, мы с уверенностью можем говорить, что нейтринное небо не такое простое - большой вклад в поток астрофизических нейтрино вносят источники совершенно разных классов, как галактические, так и внегалактические».
Работа поддержана крупным научным проектом Минобрнауки 075-15-2020-778.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Института ядерных исследований РАН
