Физики рассказали о результатах поисков нейтринных компаньонов гравитационных волн

Карта нейтринных событий IceCube и области, внутри которой располагается предполагаемый источник гравитационных волн.

ANTARES / IceCube / LIGO / Virgo

Физики из международных коллабораций Antares, IceCube, LIGO и Virgo провели масштабный поиск высокоэнергетических нейтрино, связанных с первыми зафиксированными гравитационными волнами. Результаты анализа согласуются с фоном только из атмосферных нейтрино — космологических частиц, связанных со слиянием черных дыр ученые не обнаружили. На основе этого результата физики наложили ограничения на долю энергии столкновений черных дыр, уходящую в виде нейтрино. Исследование опубликовано в журнале Physical Review D (препринт), кратко о нем сообщает Nature.

Ученые искали частицы в «окрестностях» 500 секунд от сентябрьского события GW150914. Если бы нейтрино-«компаньоны» гравитационных волн были обнаружены, это значительно повысило бы точность определения координат столкновения черных дыр: координаты источников нейтрино определены с гораздо большей точностью.

В данных антарктического детектора IceCube было зафиксировано три нейтрино, соответствующих этому требованию, но ни одна из частиц не совпадала по направлению с областью, из которой могли прийти гравитационные волны. Физики предполагают, что это так называемые атмосферные нейтрино — частицы, рождающиеся при взаимодействии космических лучей с молекулами воздуха. В данных средиземноморского детектора Antares не было найдено ни одной соответствующей частицы. 

Исходя из этого физики вывели ограничения на то, какая доля энергии столкновения черных дыр могла превратиться в высокоэнергетические нейтрино. В событии GW150914 из двух черных дыр с массами в 29 и 36 масс Солнца образовалась новая черная дыра, с массой на три солнечных массы меньшей чем сумма исходных. Авторы указывают, что верхний предел энергии, излученной в виде нейтрино составляет от 0,4 до 26 процентов от разности масс (5.4×1051 – 1.3×1054 эрг из 5×1054 излученных в столкновении). Эти ограничения удастся усилить при анализе последующих гравитационных событий, таких как, например, GW151226, о котором LIGO сообщила в июне 2016 года.

Первую попытку определить источник гравитационных волн GW150914 по ассоциированным событиям сделали астрофизики, работающие с данными космической обсерватории «Ферми». Телескоп зафиксировал избыток гамма-квантов в момент фиксации события, однако впоследствии  это списали на флуктуацию фонового гамма-излучения.

IceCube —  нейтринный детектор, расположенный на южном полюсе. Он представляет собой несколько десятков гирлянд фотодетекторов, окружающих объем льда в один кубический километр. Недавно физикам этой коллаборации впервые удалось найти источник внегалактического нейтрино, не связанный с близкими взрывами сверхновых. 

Владимир Королёв

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.