Астрофизические нейтрино высоких энергий исходят от блазаров
Нейтрино — самые неуловимые частицы во Вселенной, способные почти беспрепятственно перемещаться по ней. Несмотря на огромное количество собранных данных, давней и нерешенной остается проблема связи нейтрино высоких энергий с источниками их происхождения. Среди потенциальных источников нейтрино есть блазары, класс внегалактических источников, питаемых сверхмассивными черными дырами, питающими высокорелятивистские джеты, направленные к Земле. В новом исследовании ученые из Университета Клемсона, Вюрцбургского университета и Женевского университета показывают, что блазары однозначно связаны с высокоэнергетическими астрофизическими нейтрино с беспрецедентным уровнем достоверности.
Космические лучи представляют собой заряженные частицы с энергиями до 1020 электронвольт, что намного выше, чем у самого мощного созданного человеком ускорителя частиц, т. е. Большого адронного коллайдера в ЦЕРНе.
Природа и происхождение этих частиц, прибывающих из глубокого космоса, остаются неясными и представляют собой серьезную проблему для астрофизики.
Места рождения космических лучей порождают другие частицы, в том числе нейтрино и гамма-лучи. В отличие от гамма-лучей, астрофизические нейтрино создаются исключительно в процессах, связанных с ускорением космических лучей, что делает их уникальными явными признаками источника космических лучей.
Среди потенциальных источников нейтрино высоких энергий есть блазары, класс внегалактических источников, питаемых сверхмассивными черными дырами, находящимися в центре принимающих их галактик.
Блазары эффективно преобразуют гравитационную энергию аккрецирующего газа в кинетическую энергию высокорелятивистских струй, направленных к Земле.
В 2017 году нейтринная обсерватория IceCube, погребенная глубоко во льдах на Южном полюсе, обнаружила нейтрино; астрофизики проследили его до блазара TXS 0506+056.
«Тогда у нас был намек, а теперь у нас есть доказательства», — сказал Марко Аджелло, исследователь с факультета физики и астрономии Университета Клемсона.
«Результаты впервые предоставляют неопровержимые наблюдательные доказательства того, что блазары является внегалактическими источниками нейтрино и, следовательно, ускорителями космических лучей».
Используя данные о нейтрино, полученные Нейтринной обсерваторией IceCube в период с 2008 по 2015 год, и каталог блазаров, ученые нашли убедительные доказательства того, что наблюдаемые нейтрино высоких энергий произошли от блазаров.
«Открытие этих фабрик нейтрино высокой энергии представляет собой важную веху для астрофизики», — говорят исследователи.
«Это делает нас на шаг ближе к разгадке вековой тайны происхождения космических лучей».
Теперь авторы планируют изучить обнаруженные блазары, чтобы понять, что делает их такими хорошими ускорителями.
«Статистический анализ был сосредоточен только на наиболее многообещающих наборах нейтринных данных IceCube. Дальнейшие сложные аналитические методы могут принести больше открытий».
Работа команды была опубликована в Astrophysical Journal Letters.