Второй раз за всю историю наблюдений астрономам удалось отследить источник «частицы-призрака» – космического нейтрино сверхвысокой энергии. Оказалось, что она пришла к нам из окружения сверхмассивной черной дыры, расположенной в галактике в 700 миллионах световых лет от Земли, которая своей колоссальной гравитацией разорвала на части звезду. Данные, полученные из наблюдений события и его последствий различными инструментами, представлены двумя (раз, два) статьями в журнале Nature Astronomy.
«Это первая частица, которую можно связать с приливным разрушением, и она предоставляет свидетельство того, что эти малоизученные космические катастрофы могут быть мощными естественными ускорителями частиц», – рассказывают участники исследования из проекта «German Electron Synchrotron» (DESY).
Нейтрино начало свое путешествие к Земле примерно в то время, когда на нашей планете появились первые животные. Частица пришла из далекой безымянной галактики в созвездии Дельфин, обозначенной в каталоге как 2MASX J20570298 + 1412165. По оценкам ученых, огромная черная дыра в ее сердце превосходит по массе Солнце в 30 миллионов раз.
«При разрушении гравитационным монстром звезды, слишком близко подошедшей к нему, около половины материи было выброшено в космос, а другая осела на вращающемся вокруг черной дыры диске. Прежде чем попавшее в плен вещество «погрузится в небытие», оно разогревается и начинает ярко светится. Это и было зафиксировано обзором «Zwicky Transient Factory» 9 апреля 2019 года», – пояснили авторы исследования.
Спустя полгода, 1 октября 2019 года, детектор «IceCube», расположенный на Южном полюсе, зарегистрировал нейтрино чрезвычайно высокой энергии, пришедшее со стороны наблюдаемого ранее события приливного разрушения. Он врезался в антарктический лед с поразительной энергией более 100 тераэлектронвольт. Для сравнения, это по крайней мере в десять раз больше максимальной энергии, которая может быть достигнута в Большом адронном коллайдере – самом мощном рукотворном ускорителе.
Чрезвычайно легкий
Чрезвычайно легкие нейтрино почти ни с чем не взаимодействуют. Они могут незаметно проходить не только через стены, но и через целые планеты или звезды, поэтому их часто называют «частицами-призраками». Так что поймать всего одно нейтрино высокой энергии – уже большое достижение. При этом направление, из которого они поступают, указывает прямо на их фактический источник.
«Обнаруженное нейтрино говорит о существовании мощного ускорителя рядом с аккреционным диском. А комбинированный анализ данных с телескопами, ведущими наблюдения в радио, оптическом и ультрафиолетовом диапазонах дает нам дополнительные свидетельства того, что именно приливные разрушения являются гигантскими ускорителями частиц», – отмечают участники исследования.
Собранные о событии данные лучше всего согласуются с тем, что запуск нейтрино связан со струями вещества, выбрасываемыми из окружения сверхмассивной черной дыры во время поглощения разорванной звезды.
Космический естественный ускоритель выбрасывает различные типы частиц, но кроме нейтрино и фотонов, все они электрически заряжены и, таким образом, отклоняются межгалактическими магнитными полями на своем пути. И только нейтральные «частицы-призраки» вместе со светом могут перемещаться по прямой линии от источника к Земле, становясь ценными посланниками из таких систем.
«Комбинированные наблюдения очень важны в таких случаях. Без обнаружения события приливного разрушения нейтрино было бы лишь одним из многих, также, как и без нейтрино событие приливного разрушения было бы лишь одним из многих. Только с помощью комбинации телескопов и инструментов мы смогли найти ускоритель и многое узнать о процессах внутри него», – заключили участники исследования.
