Новости

Учёные обнаружили нейтринное излучение млечного пути

Астрофизики проанализировали общедоступные данные нейтринной обсерватории IceCube, расположенной в Антарктиде.

Оказалось, что значительная часть потока высокоэнергетических нейтрино, регистрируемых телескопом, имеет галактическое происхождение, то есть рождена в Млечном Пути. Статья вышла в ведущем международном журнале Astrophysical Journal Letters.

Цветом показано небо в гамма-лучах, ярко прослеживается плоскость Галактики. Направления прихода нейтрино показаны белыми кружками. Центр Галактики (‘GC’) отмечен звездочкой.

Российский нейтринный телескоп Байкал-GVD чувствителен к этой области неба и сможет поймать оттуда нейтрино.

Млечный Путь, проекция нашей спиралевидной Галактики, вдохновляет ученых всего мира и не только их. Выйдешь ночью - красота. Виден Млечный Путь - миллиарды звезд. Наш большой дом.

Во Вселенной галактик много, но мы внутри этой, поэтому ее свет доминирует над другими.

Но “светится” Млечный Путь не только в видимом глазу спектре. При переходе к более высоким энергиям излучения, нежели может увидеть наш глаз, становятся важными и внегалактические источники - хотя и далекие, но более мощные.

Но даже в гамма-излучении Млечный Путь доминирует на небе. Вдобавок к излучению отдельных объектов дают вклад и взаимодействия космических лучей высоких энергий с межзвездным газом.

Российских физиков из Института ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН), Физического института РАН (ФИАН), Московского физико-технического института (МФТИ) и института радиоастрономии общества Макса Планка (MPIfR, Германия) привлекло нейтринное излучение Млечного Пути.

Нейтрино - это уникальная элементарная частица, которая без препятствий проходит через материю, практически не взаимодействуя с ней.

Сравнительно недавно начали работать нейтринные телескопы, которым удалось найти нейтрино высоких энергий, приходящие из космоса.

Американский IceCube, наш российский Байкальский нейтринный телескоп (известный также как проект Baikal-GVD), европейский KM3NeT - вот три нейтринных телескопа, данные которых анализируют физики всего мира.

Но они до сих пор не видели излучение нашей родной, такой домашней Галактики.

Хотя много теоретиков твердили год от года: звезды с огромными магнитными полями, как и прилетающие космические лучи, в состоянии родить нейтрино. Загадка!

Член-корреспондент РАН Сергей Троицкий из ИЯИ рассказывает:

«Не так давно установка “Ковер-2” (расположенная в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН) обнаружила вспышку галактического источника одновременно с приходом нейтрино высокой энергии, зарегистрированным IceCube.

Это было первым свидетельством того, что нейтрино в галактических источниках действительно рождаются. Но одно нейтрино - не доказательство. Может быть просто совпадением».

В своей новой статье группа ученых пишет, что им удалось обнаружить галактическое излучение нейтрино.

Статья вышла в ведущем международном журнале Astrophysical Journal Letters и выложена в открытый доступ по следующему адресу: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aca1ae.

Кандидат наук Александр Плавин из ФИАН описывает методику анализа:

«Мы задались вопросом, приходит ли на Землю больше нейтрино от плоскости Галактики, чем с других направлений?

Аккуратно собрали все случаи регистрации высокоэнергетических нейтрино за десять лет наблюдений и увидели в них Млечный Путь.

Уровень достоверности 99.996%, достаточно редко встречающийся в нейтринной астрофизике, где много неопределенностей и пока все еще мало качественных данных».

Это фундаментальное открытие, с одной стороны, было давно ожидаемым, а с другой, принесло новые вопросы. Нейтрино хотя и концентрируются к галактической плоскости, но не в узкой полосе - ширина нейтринного Млечного Пути оказалась как две длины ковша Большой Медведицы.

Возможно, это указывает на то, что значительная часть нейтрино рождается не просто в нашей Галактике, а в ближайшей ее области. С этим еще предстоит разбираться.

Член-корреспондент РАН Юрий Ковалев (ФИАН и МФТИ) заключает:

«Новые, более современные нейтринные эксперименты в Северном полушарии - Baikal-GVD и KM3NeT - в скором времени дадут возможность провести аналогичный анализ с их данными и более подробно изучить область галактического центра.

Нейтринные телескопы регистрируют элементарные частицы “из-под своих ног”, там и находится центр Галактики для нас, северян.

А пока, ориентируясь на данные IceCube и Baikal-GVD, мы с уверенностью можем говорить, что нейтринное небо не такое простое - большой вклад в поток астрофизических нейтрино вносят источники совершенно разных классов, как галактические, так и внегалактические».

Работа поддержана крупным научным проектом Минобрнауки 075-15-2020-778.

Нейтринный телескоп Baikal-GVD перед погружением в озеро Байкал