Активні ядра галактик змогли створити нейтрино з недоступною для земних прискорювачів енергією

Активні ядра галактик із надмасивними чорними дірами, що викидають у космос потужні струмені плазми, назвали потенційним джерелом найенергетичнішого зафіксованого на Землі нейтрино. Такі екстремальні об’єкти можуть надавати частинкам енергію, недосяжну навіть для земних прискорювачів, і створювати потоки космічних нейтрино. Виявлення таких нейтрино на Землі допоможе відстежувати народження нових активних ядер галактик і вивчати їхній вплив на довколишні планети. Дослідження опублікували в статті Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Як знайшли джерело найенергетичнішого нейтрино?

У лютому 2023 року підводний детектор KM3NeT/ARCA, розташований на дні Середземного моря, зафіксував нейтрино з найвищою з виявлених енергією. Вона становила близько 220 петаелектронвольт, що в десятки разів більше за енергію частинок, що здатні створювати найпотужніші прискорювачі на Землі, і значно більше, ніж у всіх раніше відомих космічних нейтрино. Однією з головних гіпотез походження цього нейтрино стали блазари — активні ядра галактик із надмасивними чорними дірами, які викидають у космос релятивістські струмені плазми, спрямовані у бік Землі.

Дослідники створили модель популяції таких об’єктів, використовуючи їхні параметри з попередніх спостережень, зокрема силу магнітних полів і розмір області випромінювання. У моделюванні змінювали два ключові параметри — співвідношення енергії протонів і електронів у струмені плазми, що визначає кількість можливих нейтрино, та протонний спектральний індекс, який описує розподіл енергії прискорених протонів. Результати моделювання порівнювали з даними інших обсерваторій, зокрема нейтринного детектора IceCube і космічного гамма-телескопа Fermi. Виявилося, що сукупність блазарів здатна створювати рідкісні нейтрино надвисоких енергій і водночас не суперечить відомим вимірюванням гамма-випромінювання.

Звідки ще на Землю прилітали нейтрино

🌟 Одне з нейтрино, яке зафіксував проєкт IceCube, також виявилося випромінюванням блазара, а точніше — радіоквазара, який стає червонішим, коли його випромінювання яскравішає.

🕳 Той самий детектор зафіксував нейтрино, яке було слідом розриву зірки чорною дірою масою 30 мільйонів сонячних мас.

🔭 Ця ж нейтринна обсерваторія у 2023 році вперше зафіксувала нейтрино, що утворилися безпосередньо в Чумацькому Шляху.

🌞 Джерелом нейтрино може бути й наша зоря, а потік частинок із неї навіть заважає роботі детекторів темної матерії, адже утворює подібний тип сигналів.