IceCube нашел галактические нейтрино высоких энергий
Они составляют примерно треть от всех обнаруженных астрофизических нейтрино
Российские астрофизики подтвердили наличие галактической компоненты в потоке астрофизических нейтрино высоких энергий, которые регистрировал детектор IceCube на протяжении 9 лет наблюдений. Галактические нейтрино составляют около 28 процентов всего потока астрофизических нейтрино при энергии выше 200 тераэлектронвольт. Статья опубликована в The Astrophysical Journal Letters.
Астрофизические нейтрино с энергией от нескольких тераэлектронвольт до нескольких петаэлектронвольт рождаются при распаде мезонов или взаимодействии космических лучей с атомными ядрами и фотонами. Несмотря на неоднократные случаи их регистрации задача определения происхождения этих нейтрино по-прежнему остается трудной — в основном из-за влияния атмосферы Земли и недостаточного углового разрешения наземных нейтринных детекторов. Предполагается, что поток астрофизических нейтрино, регистрируемый на Земле, не содержит источники одного класса, а включает в себя как галактические, так и внегалактические источники, такие как блазары — активные ядра галактик со сверхмассивными черными дырами. Однако галактические нейтрино до сих пор не были однозначно обнаружены.
Группа российских астрофизиков во главе с Юрием Ковалевым (Yuri Kovalev) из АКЦ ФИАН решила определить, существует ли галактическая компонента среди наблюдаемых астрофизических нейтрино самых высоких энергий. Для этого ученые взяли выборку из 70 событий регистрации нейтрино с энергией выше 200 тераэлектронвольт детектором IceCube в Антарктиде в период с 2009 по 2018 год, после чего анализировалось распределение направлений прихода этих нейтрино по галактической широте.
Ученые выявили со статистической значимостью 4,1 сигма наличие анизотропной компоненты потока нейтрино, приходящей из области низких галактических широт. Он составляет около 28 процентов всего потока астрофизических нейтрино при рассмотренных энергиях. Предполагается, что, по крайней мере, часть галактических нейтрино высоких энергий возникает в результате взаимодействия космических лучей с диффузным веществом и излучением в Млечном Пути. Для более подробного изучения их природы необходимы новые данные наблюдений нейтринных детекторов.
О том, как работает российский нейтринный телескоп Baikal-GVD, мы рассказывали в материале «Кто стрелял?».
Астрономам помогло моделирование на суперкомпьютерах
Избыток массивных эллиптических галактик вблизи сверхгалактической плоскости не является аномалией, а хорошо объясняется в рамках теории холодной темной материи. К такому выводу пришли астрономы, проанализировав данные компьютерного моделирования распределения галактик разных типов в Местном сверхскоплении. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy. Стандартная теория формирования галактик предсказывает, что дисковые галактики эволюционируют достаточно изолировано, в основном за счет звездообразования, подпитываемого непрерывной аккрецией газа из межгалактической среды. Если же температура среды вне галактики будет повышенной, поступление газа в гало галактики будет ограничено и звездообразование затухнет. Это характерно для плотных областей, содержащих обширные гало темной материи, где также чаще происходят слияния галактик, что приводит к образованию эллиптических галактик. Местное сверхскопление галактик представляет собой крупнейшую структуру в Местной Вселенной, куда входит и Млечный Путь. Она связана со сверхгалактической плоскостью и демонстрирует избыток ярких эллиптических и активных в радиодиапазоне галактик, при этом избытка дисковых галактик не наблюдается. Группа астрономов во главе с Тиллем Савалой (Till Sawala) из Университета Хельсинки представила результаты космологического моделирования SIBELIUS DARK на суперкомпьютерах COSMA 8 и CSC Mahti, которое воспроизводит распределение галактик на расстояниях до двухсот мегапарсек от Местной Группы галактик в рамках модели ΛCDM (модели холодной темной материи) и стандартной теории формирования галактик. Начальные условия моделирования подбирались так, чтобы соответствовать крупномасштабной структуре галактик по данным обзора неба 2M++ и сравнивались с данными наблюдений обзора 2MASS. В моделировании слияния галактик и звездообразование, вызванное нестабильностью диска, были основными процессами, которые могут привести к росту балджа галактики и трансформации дисковой галактики в эллиптическую. Моделирование смогло воспроизвести наблюдаемое пространственное распределение дисковых и эллиптических галактик, в частности, наблюдаемый избыток массивных эллиптических галактик вблизи сверхгалактического экватора. Во-первых, самые массивные эллиптические галактики в диапазоне красного смещения z=0,01-0,02 гораздо массивнее самых массивных дисковых галактик, а интенсивность образования групп сильно зависит от массы галактик. Во-вторых, похоже, что среда в сверхгалактической плоскости препятствует созданию условий, необходимых для образования массивных дисковых галактик, таких как относительно спокойные события слияний и постоянный приток холодного газа. Таким образом, наблюдаемое распределение галактик не выглядит аномалией, а вписывается в предсказания модели ΛCDM и стандартной модели формирования галактик. Ранее мы рассказывали о том, как сверхтекучая темная материя не выдержала проверку Млечным Путем.
