Ученые 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.

ФизТех

Млечный Путь / ©Getty images / Автор: Михаил Григорьев

Статья вышла в ведущем международном журнале Astrophysical Journal Letters. 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!

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 / ©Пресс-служба МФТИ

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. 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 процентов, 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».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.