Разорванную звезду перестали считать источником высокоэнергетичных нейтрино

Анализ радиоизлучения звезды, разрываемой черной дырой в 750 миллионах световых лет от Земли, показал, что энерговыделение в этом событии было небольшим, а скорость движения вещества звезды – нерелятивистской. Это означает, что рождение высокоэнергетичных нейтрино, которое астрофизики связывали ранее с этим событием, крайне маловероятно. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.

Известно, что если звезда подходит слишком близко к сверхмассивной черной дыре, то приливные силы могут ее разорвать. При этом вещество звезды разгоняется до скоростей от нескольких процентов до нескольких десятков процентов от скорости света, а также генерируется электромагнитное излучение и рождаются другие элементарные частицы. По данным предыдущих наблюдений, полное энерговыделение в таких событиях составляет приблизительно 10⁴⁸–10⁵² эрг.

9 апреля 2019 года астрофизики зарегистрировали одно из таких событий, AT2019dsg, — оно произошло на расстоянии около 750 миллионов световых лет от Земли. Другая группа исследователей предположила, что именно в этом событии могло родиться высокоэнергетичное нейтрино с энергией около 0,2 петаэлектронвольта, которое ученые зарегистрировали 1 октября того же года на нейтринной обсерватории IceCube. Физики основывались на том, что нейтрино пришло из той же точки на небе, где произошло событие AT2019dsg, а другие потенциальные источники настолько высокоэнергетичных нейтрино в этой области космоса зарегистрированы не были.

Чтобы проверить это предположение, группа американских астрофизиков под руководством Иветты Чендеш (Yvette Cendes) из Гарвардского университета провела детальный анализ радиоизлучения события AT2019dsg с помощью систем радиотелескопов VLA (Very Large Array) и ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Ученые изучили излучение в диапазоне от 1 до 97,5 гигагерц, испущенное с 55 по 560 день после начала разрыва звезды черной дырой. Максимальной интенсивности излучение достигло приблизительно на 200 день. Она увеличилась в 3–4 раза с 55 дня, а затем уменьшилась примерно в четыре раза к 560 дню.

Плотность вещества погибшей звезды при удалении от сверхмассивной черной дыры падала пропорционально R^-1,7 на расстояниях R от 10¹⁶ до 4 × 10¹⁶ сантиметров, а затем,  на расстояниях от 4 × 10¹⁶ до 7 × 10¹⁶ сантиметров — пропорционально R^-3,9. Полное энерговыделение оказалось достаточно небольшим для событий такого рода и составило приблизительно 4,4 × 10⁴⁸ эрг. Скорость разлета вещества звезды составила около 0,07 скорости света, то есть движение было нерелятивистским. Это означает, что в этом событии не могло родиться нейтрино с энергией 0,2 петаэлектронвольта. По оценкам исследователей, чтобы это было возможно, энерговыделение должно быть приблизительно на три порядка больше.

При анализе радиоизлучения ученые предполагали, что распределение энергии излучения изотропное. Чтобы в событии AT2019dsg могло родиться зарегистрированное высокоэнергетичное нейтрино, необходимо, чтобы вся энергия излучилась в телесный угол существенно меньше одного градуса, что физически совершенно нереалистично. Результаты исследования означают, что источник этого нейтрино остается неизвестным.

Ранее мы писали об обнаружении лабораторией IceCube внегалактических источников нейтрино, а также нейтрино рекордно высокой энергии.

Андрей Фельдман