Астрофизики обнаруживают высокоэнергетическое нейтрино в результате Приливного Разрушения

Большинство сверхмассивных черных дыр дремлют и испытывают недостаток топлива; эти скрытые гиганты могут быть временно освещены, когда звезда проходит достаточно близко, чтобы быть разрушенной приливом и поглощенной черной дырой; в некоторых случаях черная дыра запускает быстро движущиеся струи частиц.

Нейтрино — это фундаментальные частицы, которые числом намного превосходят все атомы во Вселенной, но они очень редко взаимодействуют с другой материей.

Астрофизиков особенно интересуют высокоэнергетические нейтрино, энергии которых в 1000 раз превышают энергии, производимые самыми мощными коллайдерами частиц на Земле.

Они считают, что самые экстремальные события во Вселенной, такие как бурные галактические вспышки, ускоряют частицы почти до скорости света. Эти частицы затем сталкиваются с фотонами или другими частицами, чтобы генерировать высокоэнергетические нейтрино.

“Происхождение космических высокоэнергетических нейтрино неизвестно, прежде всего потому, что их, как известно, трудно определить”, — сказал соавтор исследования доктор Йоерт ван Вельцен, исследователь из Университета Мэриленда и Лейденской обсерватории.

“Наш результат был бы только вторым случаем, когда высокоэнергетические нейтрино были бы прослежены до их источника.”

9 апреля 2019 года установка Zwicky Transient Facility (ZTF), роботизированная камера в Паломарской обсерватории Калифорнийского технологического института, обнаружила свет, испускаемый при приливном разрушении.

Названное AT2019dsg, событие произошло в 2MASX J20570298+1412165, галактике, расположенной на расстоянии более 690 миллионов световых лет от нас в созвездии Дельфина.

Затем, 1 октября 2019 года, нейтринная обсерватория NSF IceCube на станции Южного полюса Амундсена-Скотта в Антарктиде обнаружила высокоэнергетическое нейтрино под названием IC191001A и отследила его траекторию к месту в небе.

Примерно через семь часов ZTF отметил, что этот же участок неба включен в событие AT2019dsg.

“IC191001A врезался в антарктический лед с замечательной энергией более 100 тераэлектронвольт”,-сказала соавтор исследования профессор Анна Франковяк из Университета Бохума.

“Это первое нейтрино, связанное с приливным разрушением, и оно дает нам ценные доказательства”.

“События, связанные с приливным разрушением, не очень хорошо изучены. Обнаружение нейтрино указывает на существование центрального, мощного двигателя вблизи аккреционного диска, извергающего быстрые частицы.”

— А комбинированный анализ данных радио -, оптического и ультрафиолетового телескопов дает нам дополнительные доказательства того, что приливное разрушение действует как гигантский ускоритель частиц.”

Открытие нейтрино, связанных с событиями приливного разрушения, является прорывом в понимании происхождения высокоэнергетических астрофизических нейтрино, идентифицированных детектором IceCube на Южном полюсе, источники которых до сих пор были неуловимы.

Совпадение событий нейтринно-приливного разрушения также проливает свет на проблему десятилетней давности: происхождение космических лучей сверхвысокой энергии.

— Приливные разрушения — невероятно редкое явление, происходящее только раз в 10 000 — 100 000 лет в такой большой галактике, как наша. На данный момент астрономы наблюдали только несколько десятков”,-сказал соавтор исследования доктор С. Брэдли Ценко, исследователь Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.

“Многоволновые измерения каждого события помогают нам узнать больше о них как о классе, поэтому AT2019dsg представлял большой интерес даже без первоначального обнаружения нейтрино.”

“Мы предсказали, что нейтрино и приливные разрушения могут быть связаны, и видеть это впервые в данных просто очень интересно”.

“Возможно, мы видим здесь только верхушку айсберга”, — говорят астрофизики.  “В будущем мы ожидаем найти еще много ассоциаций между высокоэнергетическими нейтрино и их источниками.”

“Создается новое поколение телескопов, которые обеспечат большую чувствительность к приливным разрушениям и другим потенциальным источникам нейтрино. Еще более важным является планируемое расширение нейтринного детектора IceCube, которое увеличит количество обнаружений космических нейтрино как минимум в десять раз.”

Об открытии сообщается в статье в журнале Nature Astronomy.