Международная группа астрофизиков впервые указала на конкретный источник космического нейтрино, зафиксированного экспериментом IceCube. Источником частицы, названной «Большой Птицей», оказался блазар PKS B1424−418, расположенный в южном созвездии Центавра. Из предположения того, что нейтрино распространяется со скоростью света, то его путешествие до Земли могло занять более 9 миллиардов лет. Исследование принято к публикации в Nature Physics (препринт), кратко о нем сообщает портал Science News.
Ежесекундно через квадратный сантиметр поверхности Земли пролетают десятки миллиардов нейтрино — частиц, практически не взаимодействующих с материей. Их источником являются различные высокоэнергетичные процессы, такие как, например, ядерные реакции в Солнце. Одним из крупнейших экспериментов по их поиску является IceCube — станция, расположенная на южном полюсе. Ее детектор представляет собой 86 гирлянд с фотодатчиками, расположенных внутри кубического километра льда. Коллаборация IceCube впервые показала существование астрофизических нейтрино, которые попадают на Землю из глубокого космоса.
Исследователи работали с данными по астрофизическим нейтрино, собранными IceCube за первые годы работы. Выборка включала в себя 37 частиц с энергиями от 30 до 2000 тераэлектронвольт — это в миллионы раз больше, чем у солнечных нейтрино. Ранее ученым удалось показать, что их источниками могут быть лишь объекты вне Солнечной системы, такие как, например, активные ядра галактик с релятивистскими джетами. Однако, установить точные источники до сих пор не удавалось — погрешность определения направления, откуда пришла частица, достигает 10-20 градусов дуги.
Одним из вероятных источников нейтрино являются блазары — лацертиды и квазары, чьи джеты направлены в сторону наблюдателя (Земли). Скорость частиц в джетах блазаров приближается к световой, поэтому они порождают гамма-излучение, фиксируемое земными приборами. Предположив, что всплески гамма-активности блазаров и моменты фиксации высокоэнергетичных нейтрино связаны между собой физики попытались уточнить координаты источников.
Новая работа посвящена событию IC35, получившему название «Большая Птица» — соответствующее ему нейтрино имело энергию около 2000 тераэлектронвольт. IceCube установил область неба, откуда прилетела частица, с точностью в 15 угловых градусов. Приступив к поискам, астрофизики нашли 20 кандидатов — активных галактических ядер, которые могли произвести настолько высокоэнергетичную частицу. Среди них были и известные радиогалактики Центавр А (пятая по яркости из наблюдаемых галактик) и Центавр B. 17 объектов из числа кандидатов были блазарами.
На основе данных об электромагнитном излучении физики исключили Центавр А из числа кандидатов — согласно существующим моделям, галактике не хватит «сил» разогнать нейтрино до такой высокой энергии. Среди остальных объектов, по словам физиков, выделялся блазар PKS B1424−418. Авторы отмечают, что активность блазара менялась с течением времени — так, в 2008 году он было слабым источником гамма-излучения, а за период 2009-2011 годы произвел два интенсивных гамма-всплеска. Начиная с середины лета 2012 года активность объекта начала расти. Вплоть до 30 апреля 2013 года блазар оставался самым интенсивным источником гамма-излучения в области энергий 100-300 000 мегаэлектронвольт.
В этот период ученые и зафиксировали «Большую Птицу» — детектор увидел событие 4 декабря 2012 года. Эксперты отмечают, что нельзя исключать простое совпадение роста активности блазара и нейтринного события. Работа не доказывает однозначной связи между событиями, однако вероятность ошибки не превышает пяти процентов.
Результаты прокомментировал астрофизик Сян-Ю Ван из Нанкинского Университета, не участвовавший в исследовании. По словам ученого, оба события — и регистрация нейтрино и рост свечения блазара — очень редки, их совпадение кажется убедительным. Предположив, что авторы работы правы, Сян-Ю Ван проследил за возможным отставанием нейтрино от гамма-лучей. Это позволило физику проверить общую и специальную теорию относительности, а также предсказания некоторых вариантов теорий квантовой гравитации.
Попытки соотнести события фиксации астрофизических нейтрино с их источниками предпринимались и ранее. Так, та же группа ученых пыталась соотнести события IC14 и IC20 с блазарами. Физикам удалось сузить круг поисков до 6 объектов, но определить точный источник так и не удалось. Интересно отметить, что впервые соотнести фиксацию нейтрино с внегалактическим событием удалось в 1987 году — тогда несколько нейтринных детекторов увидели избыток событий, связанных со взрывом сверхновой в Большом Магеллановом Облаке. Однако, в отличие от нейтрино IceCube, эти частицы обладали сравнительно низкими энергиями.
Владимир Королёв
Британское Микробиологическое общество (Microbiology Society), которое выпускает пять научных журналов, объявило, что останавливает работу со статьями, при подготовке которых использовалось российское бюджетное финансирование или с участием авторов, аффилированных с организациями, публично поддержавшими боевые действия на территории Украины. Эта пауза продлится до момента, когда украинские микробиологи смогут безопасно продолжить работу, говорится в заявлении совета общества.