20.09.2020

IceCube нашел возможные внегалактические источники нейтрино

IceCube нашел возможные внегалактические источники нейтрино

Физики представили
результат обработки десятилетия наблюдений на нейтринной обсерватории IceCube. Ученым удалось
выделить несколько внегалактических источников-кандидатов, но статистики
недостаточно для полноценного открытия ни в одном случае. Наиболее достоверные
результаты получены для активной галактики NGC 1068 (M 77), пишут авторы в журнале Physical Review
Letters
.

Нейтрино — это маломассивные
и слабовзаимодействующие незаряженные элементарные частицы. Они рождаются во
многих ядерных реакциях, где важную роль играет слабое ядерное взаимодействие.
В частности, мощным источником нейтрино является Солнце, в котором эти частицы
рождаются в процессе термоядерного синтеза в ядре.

Нейтрино также входят в
состав космических лучей — сталкивающегося с планетой потока частиц внеземного
происхождения. Источники космических лучей остаются по большей части
неизвестными, так как большинство образующих их частиц обладает электрическим
зарядом, из-за чего они отклоняются по мере движения в галактических и
межгалактических магнитных полях. Однако нейтрино не обладают зарядом, поэтому
не взаимодействуют с магнитными полями, а их траектории не искривляются. В
связи с этим ученые надеются прояснить природу естественных ускорителей частиц
с помощью нейтрино.

Работающие с крупнейшим
на данный момент детектором нейтрино IceCube ученые провели анализ всех имеющихся данных о событиях внегалактической природы,
зарегистрированных с 6 апреля 2008 года по 10 июля 2018, — таких оказалось
более миллиона. Ученые искали на всем небе направления, откуда приходит избыток
частиц относительно фоновых значений. Всего им удалось выделить четыре
потенциальных источника: NGC 1068 (активная сейфертовская галактика), TXS
0506+056 (блазар, который ранее уже стал первым отождествленным внегалактическим
источником нейтрино), GB6 J1542+6129 (лацертида, подтип блазара) и PKS 1424+240
(лацертида, один из самых далеких источников гамма-лучей сверхвысокой энергии).

Несмотря на высокие
потоки нейтрино, из-за их малого сечения взаимодействия с материей и наличия
большого количества фоновых процессов, выделение событий с высокой
статистической значимостью затруднительно. В частности, множество паразитных
срабатываний детектора вызывают мюоны и вторичные нейтрино, рождающиеся в
земной атмосфере при взаимодействии заряженных частиц космических лучей с ее
веществом.

Пока что ни в одном из
четырех выделенных случаев нельзя говорить о полноценном открытии. Более того,
так как анализ проводился на основе данных за длительный промежуток времени, в
течение которого статистически могут происходить заметные флуктуации потоков,
даже однозначно установленный как источник нейтрино блазар TXS 0506+056 не смог
преодолеть принятый порог значимости в пять стандартных отклонений.

Наиболее надежные данные
получены в случае галактики NGC 1068 — ее сигнал выделяется на фоном на 3,3 стандартных отклонения. Она относится к активным сейфертовским
галактикам II типа и является самым ярким источником этого класса в каталоге космического
гамма-телескопа «Ферми». Также уже было установлено, что в ее ядре происходит ускорение заряженных
частиц до высоких энергий, что ученые связывают с деятельностью центральной
черной дыры.

Однако существующие
модели, связывающие потоки нейтрино с потоками гамма-фотонов высоких энергий,
предсказывают намного более высокую светимость данной галактики в жесткой части
электромагнитного спектра, чем было зафиксировано. Авторы новой работы
допускают, что это может быть связано с достаточно высокой неточностью
определения энергий нейтрино и существенным поглощением рентгеновских и гамма-лучей
в направлении на данный объект.

Ранее физики предложили новый способ поиска нейтрино, основанный на эффекте радиоэха. В мире продолжается активное строительство новых детекторов нейтрино: недавно один эксперимент был запущен в России, а в Японии одобрили строительство крупнейшей подобной установки.

Поделиться ссылкой: