Во второй раз за всю историю наблюдений астрономы смогли установить источник так называемой «частицы-призрака» – космического нейтрино, обладающего чрезвычайно высокой энергией. Выяснилось, что эта частица была испущенa из области, окружающей сверхмассивную черную дыру, находящуюся в галактике на расстоянии 700 миллионов световых лет от Земли. Гравитационное воздействие этой черной дыры привело к разрушению звезды. Информация, полученная в результате наблюдений этого события и его последствий с использованием различных инструментов, представлена в виде ряда данных. раз, два) статьями в журнале Nature Astronomy.
«Эта частица является первой, которую удалось связать с явлением приливного разрушения, и она подтверждает предположение о том, что эти малоизученные космические катаклизмы могут служить мощными природными ускорителями частиц», – заявили участники исследования из проекта «German Electron Synchrotron» (DESY).
Путешествие нейтрино к Земле началось приблизительно в то время, когда на нашей планете появились первые животные. Частица была испущена из удаленной и не имеющей названия галактики, расположенной в созвездии Дельфин, которая имеет обозначение 2MASX J20570298 + 1412165 в каталоге астрономических объектов. Согласно оценкам ученых, масса черной дыры в центре этой галактики составляет около 30 миллионов солнечных масс.
«Когда гравитационный гигант разрушил звезду, приблизившуюся к нему слишком близко, примерно половина ее вещества была выброшена в космос, а другая часть осела на вращающемся вокруг черной дыры диске. Прежде чем вещество попадет «в небытие», оно нагревается и начинает излучать яркий свет. Это явление было зафиксировано обзором «Zwicky Transient Factory» 9 апреля 2019 года», – объяснили авторы исследования.
1 октября 2019 года, через полгода после предыдущих наблюдений, нейтрино с исключительной энергией было зафиксировано детектором «IceCube», расположенным на Южном полюсе. Это нейтрино пришло из области, связанной с ранее зарегистрированным событием гравитационного разрушения. Оно проникло в антарктический лед, обладая кинетической энергией, превышающей 100 тераэлектронвольт – показатель, как минимум в десять раз превосходящий максимальную мощность Большого адронного коллайдера, являющегося самым передовым рукотворным ускорителем частиц.
Чрезвычайно легкий
Нейтрино, обладающие крайне низкой массой, характеризуются минимальным взаимодействием с окружающей средой. Они способны беспрепятственно проходить сквозь различные преграды – от стен до целых планет и звезд, что обуславливает их прозвище «частицы-призраки». Поэтому улавливание даже одного нейтрино высокой энергии уже само по себе является значительным достижением. При этом направление прилетающего нейтрино позволяет точно определить его источник.
«Зарегистрированное нейтрино указывает на наличие мощного ускорителя частиц, расположенного вблизи аккреционного диска. Комплексный анализ данных, полученных с телескопов, осуществляющих наблюдения в радио-, оптическом и ультрафиолетовом диапазонах, подтверждает, что приливные разрушения выступают в роли гигантских ускорителей», – подчеркивают авторы исследования.
Анализ собранной информации позволяет предположить, что выброс нейтрино связан с потоками вещества, выбрасываемыми из области вокруг сверхмассивной черной дыры во время поглощения звезды.
Космический естественный ускоритель генерирует разнообразные типы частиц, однако, за исключением нейтрино и фотонов, все остальные обладают электрическим зарядом и, следовательно, подвергаются отклонению под воздействием межгалактических магнитных полей во время своего движения. Лишь нейтральные частицы, часто называемые «частицами-призраками», а также свет способны двигаться по прямой линии от места возникновения до Земли, предоставляя уникальную информацию о подобных системах.
«Совместные наблюдения играют ключевую роль в подобных ситуациях. Если бы не обнаружение события приливного разрушения посредством нейтрино, оно осталось бы незамеченным среди множества других, а если бы не нейтрино, само событие приливного разрушения было бы лишь одним из многих. Именно благодаря комплексному использованию телескопов и различных инструментов нам удалось идентифицировать ускоритель и получить ценные сведения о происходящих внутри него процессах», – отметили авторы исследования.
