Физики впервые родину внегалактического нейтрино нашли.
( Наука@Science_Newworld).
Международная группа астрофизиков впервые указала на конкретный источник космического нейтрино, зафиксированного экспериментом Icecube. Источником частицы, названной "Большой Птицей", оказался блазар PKS B1424-418, расположенный в южном созвездии центавра. Из предположения того, что нейтрино распространяется со скоростью света, то его путешествие до земли могло занять более 9 миллиардов лет
. Исследование принято к публикации в Nature Physics (препринт), кратко о нем сообщает портал Science News.
Ежесекундно через квадратный сантиметр поверхности земли пролетают десятки миллиардов нейтрино - частиц, практически не взаимодействующих с материей. Их источником являются различные высокоэнергетичные процессы, такие как, например, ядерные реакции в солнце. Одним из крупнейших экспериментов по их поиску является Icecube - станция, расположенная на южном полюсе. Ее детектор представляет собой 86 гирлянд с фотодатчиками, расположенных внутри кубического километра льда. Коллаборация Icecube впервые показала существование астрофизических нейтрино, которые попадают на землю из глубокого космоса.
Исследователи работали с данными по астрофизическим нейтрино, собранными Icecube за первые годы работы. Выборка включала в себя 37 частиц с энергиями от 30 до 2000 тераэлектронвольт - это в миллионы раз больше, чем у солнечных нейтрино. Ранее ученым удалось показать, что их источниками могут быть лишь объекты вне солнечной системы, такие как, например, активные ядра галактик с релятивистскими джетами. Однако, установить точные источники до сих пор не удавалось - погрешность определения направления, откуда пришла частица, достигает 10-20 градусов дуги.
Одним из вероятных источников нейтрино являются блазары - лацертиды и квазары, чьи джеты направлены в сторону наблюдателя (земли. Скорость частиц в джетах блазаров приближается к световой, поэтому они порождают гамма-излучение, фиксируемое земными приборами. Предположив, что всплески гамма - активности блазаров и моменты фиксации высокоэнергетичных нейтрино связаны между собой физики попытались уточнить координаты источников.
Новая работа посвящена событию Ic35, получившему название "Большая Птица" - соответствующее ему нейтрино имело энергию около 2000 тераэлектронвольт. Icecube установил область неба, откуда прилетела частица, с точностью в 15 угловых градусов. Приступив к поискам, астрофизики нашли 20 кандидатов - активных галактических ядер, которые могли произвести настолько высокоэнергетичную частицу. Среди них были и известные радиогалактики центавр а (пятая по яркости из наблюдаемых галактик) и центавр B. 17 объектов из числа кандидатов были блазарами.
На основе данных об электромагнитном излучении физики исключили центавр а из числа кандидатов - согласно существующим моделям, галактике не хватит "сил" разогнать нейтрино до такой высокой энергии. Среди остальных объектов, по словам физиков, выделялся блазар PKS B1424-418. Авторы отмечают, что активность блазара менялась с течением времени - так, в 2008 году он было слабым источником гамма-излучения, а за период 2009-2011 годы произвел два интенсивных гамма - всплеска. Начиная с середины лета 2012 года активность объекта начала расти. Вплоть до 30 апреля 2013 года блазар оставался самым интенсивным источником гамма-излучения в области энергий 100-300 000 мегаэлектронвольт.
В этот период ученые и зафиксировали "Большую Птицу" - детектор увидел событие 4 декабря 2012 года. Эксперты отмечают, что нельзя исключать простое совпадение роста активности блазара и нейтринного события. Работа не доказывает однозначной связи между событиями, однако вероятность ошибки не превышает пяти процентов.
Результаты прокомментировал астрофизик Сян - Ю ван из нанкинского университета, не участвовавший в исследовании. По словам ученого, оба события - и регистрация нейтрино и рост свечения блазара - очень редки, их совпадение кажется убедительным. Предположив, что авторы работы правы, Сян - Ю ван проследил за возможным отставанием нейтрино от гамма-лучей. Это позволило физику проверить общую и специальную теорию относительности, а также предсказания некоторых вариантов теорий квантовой гравитации.
Попытки соотнести события фиксации астрофизических нейтрино с их источниками предпринимались и ранее. Так, та же группа ученых пыталась соотнести события Ic14 и Ic20 с блазарами. Физикам удалось сузить круг поисков до 6 объектов, но определить точный источник так и не удалось. Интересно отметить, что впервые соотнести фиксацию нейтрино с внегалактическим событием удалось в 1987 году - тогда несколько нейтринных детекторов увидели избыток событий, связанных со взрывом сверхновой в большом магеллановом облаке. Однако, в отличие от нейтрино Icecube, эти частицы обладали сравнительно низкими энергиями.