Источник Космического Нейтрино для Черной дыры

13.07.2018

Впервые ученые, использующие космический телескоп «Ферми гамма-луч» НАСА, нашли источник высокоэнергетического нейтрино из-за пределов нашей галактики. Этот нейтрино путешествовал 3,7 миллиарда лет почти со скоростью света, прежде чем был обнаружен на Земле. Это дальше, чем любое другое нейтрино, чьи ученые-исследователи могут обнаружить. 

Высокоэнергетические нейтрино представляют собой труднодоступные частицы, которые, по мнению ученых, создаются самыми сильными событиями в космосе, такими как слияния галактик и материал, падающий на сверхмассивные черные дыры. Они путешествуют со скоростью, просто стесняясь скорости света и редко взаимодействуя с другим веществом, позволяя им беспрепятственно перемещаться на расстояния в миллиарды световых лет.

Открытие высокоэнергетического нейтрино 22 сентября 2017 года направило астрономов на погоню, чтобы найти его источник - сверхмассивную черную дыру в далекой галактике.Кредиты: Центр космических полетов имени Годдарда
Открытие высокоэнергетического нейтрино 22 сентября 2017 года направило астрономов на погоню, чтобы найти его источник - сверхмассивную черную дыру в далекой галактике.Кредиты: Центр космических полетов имени Годдарда

Нейтрино было обнаружено международной командой ученых, использующей обсерваторию Neutrino обсерватории IceCube Национального научного фонда на станции Южного полюса Амундсена-Скотта. Ферми нашел источник нейтрино, проследив его путь назад до взрыва гамма-излучения от далекой сверхмассивной черной дыры в созвездии Ориона.

«Опять же, Ферми помог совершить еще один гигантский скачок в растущей области, которую мы называем мультисессионной астрономией», - сказал Пол Герц, директор отдела астрофизики штаб-квартиры НАСА в Вашингтоне. «Нейтрино и гравитационные волны предоставляют новые виды информации о самых экстремальных средах во Вселенной». 

Ученые изучают нейтрино, а также  космические лучи  и гамма-лучи, чтобы понять, что происходит в турбулентных космических средах, таких как сверхновые, черные дыры и звезды. Нейтрино показывают сложные процессы, происходящие внутри окружающей среды. Но ученые полагаются на гамма-лучи, самую энергичную форму света, чтобы ярко обозначить, какой космический источник производит эти нейтрино и космические лучи. 

«Самые экстремальные космические взрывы создают гравитационные волны, а самые экстремальные космические ускорители производят высокоэнергетические нейтрино и космические лучи», - говорит Регина Капуто из Центра космических полетов им. Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, координатора анализа для крупномасштабного телескопа Ферми , «Через ферми гамма-лучи обеспечивают мост из этих новых космических сигналов».

22 сентября 2017 года ученые, использующие IceCube, обнаружили признаки нейтрино, поражающего антарктический лед энергией около 300 триллионов электрон-вольт, более чем в 45 раз превышающую энергию, достигаемую в  самом мощном ускорителе частиц на Земле . Эта высокая энергия решительно предположила, что нейтрино должно быть вне нашей солнечной системы. Откат пути через IceCube показал, где прибыло нейтрино, и автоматические предупреждения уведомили астрономов по всему миру о поиске этого региона для вспышек, которые могут быть связаны с событием. 

Данные из телескопа большой площади Ферми показали усиленное излучение гамма-излучения от хорошо известной активной галактики во время прибытия нейтрино. Это тип активной галактики, называемой блазар, с сверхмассивной черной дырой с миллионами до миллиардов раз массы Солнца, которая взрывает струи частиц наружу в противоположных направлениях почти со скоростью света. Блазары особенно ярки и активны, потому что одна из этих струй стремятся почти прямо к Земле. 

«LAT от Fermi контролирует все небо в гамма-лучах и отслеживает активность около 2000 блазар, но TXS 0506 действительно выделяется», - сказала Сара Бусон, почетный научный сотрудник НАСА в Goddard, который провел анализ данных с ученым Анной Франковяк в  исследовательском центре Deutsches Elektronen-Synchrotron в Цейтене, Германия. «Этот блазар расположен недалеко от центра положения неба, определенного IceCube, и во время обнаружения нейтрино был самым активным, которого Ферми видел в течение десятилетия». 

Космический телескоп NASA Fermi Gamma-ray - это партнерство в области астрофизики и физики частиц, разработанное в сотрудничестве с Министерством энергетики США и важный вклад академических учреждений и партнеров во Францию, Германию, Италию, Японию, Швецию и Соединенные Штаты. Постдокторская программа НАСА управляется Ассоциацией космических исследований Университета по контракту с НАСА.