Высокоэнергетические нейтрино показывают Млечный Путь так, как его раньше никогда не видели
Свет, от гамма-лучей до радиоволн, — это то, с помощью чего астрономы изучают Вселенную, но есть и другие способы. Гравитационные волны и нейтрино также можно использовать с растущим успехом, несмотря на серьезные технические проблемы. Последние получили прозвище «частицы-призраки», и не зря. 100 триллионов из них проходят через наше тело каждую секунду, не взаимодействуя с ним.
Большинство этих нейтрино исходит от Солнца, но их также производят очень многие астрофизические процессы. Нейтринная обсерватория IceCube в прошлом обнаруживала нейтрино от других галактик. Теперь ученые смогли составить первую карту Млечного Пути на основе эмиссии нейтрино.
«Мы впервые обнаружили нейтрино высоких энергий из Млечного Пути. Это позволяет нам больше узнать о нашей собственной галактике, а также является важной вехой в нейтринной астрономии», — говорят исследователи.
Так как же найти самую неуловимую из известных частиц во Вселенной?
Нейтрино редко взаимодействуют с материей, но эти взаимодействия приводят к вспышкам света, когда они случаются. Коллаборация IceCube разместила тысячи детекторов в пределах одного кубического километра чистого нетронутого льда в антарктическом леднике, чтобы увидеть самые энергичные из этих событий.
Когда нейтрино взаимодействуют со льдом, они могут оставлять направленные следы, по которым можно проследить их путь обратно к источнику, как тот, который проследили до Blazar TXS 0506+056.
Однако другие сигналы в детекторах больше похожи на нечеткие траектории. Это все еще высокоэнергетические нейтрино, но с менее точным происхождением. Используя алгоритмы машинного обучения, чтобы разгадать происхождение более 60 000 событий нейтрино, исследователи смогли показать, что они происходят из разных областей Млечного Пути.
«Нейтрино высоких энергий производятся в средах, где частицы разгоняются до экстремальных энергий. Обнаружение нейтрино высоких энергий из Млечного Пути указывает на то, что природные ускорители существуют в нашей собственной галактике», — говорят ученые.
«Нейтрино можно использовать для наблюдения за затемненными и запыленными средами, которые мы не можем видеть с помощью света, и поэтому тот факт, что мы можем измерять нейтрино из Млечного Пути, означает, что существует огромный потенциал, чтобы узнать больше о нашей собственной галактике в дополнение к изучению только с помощью традиционных телескопов».
Открытие этих нейтрино не удивляет. Высокоэнергетические нейтрино и гамма-лучи производятся в подобных средах, таких как остатки сверхновых — то, что осталось после взрыва массивных звезд.
Распределение соответствует предполагаемому взаимодействию космических лучей галактики. Тем не менее, требуется дополнительная работа, чтобы понять, откуда берутся эти энергичные, но неосязаемые частицы.
«Точный источник этих нейтрино все еще изучается, но считается, что они исходят от старых сверхновых. Изучение этих нейтрино может рассказать нам больше о том, как ведут себя остатки сверхновых и о том, как частицы высоких энергий взаимодействуют в нашей галактической среде».
Исследование было опубликовано в журнале Science.