Впервые получено изображение "частиц-призраков" галактики Млечный Путь: детектор IceCube обнаружил нейтрино

Астрономы совершили настоящий прорыв, впервые в истории обнаружив высокоэнергетические нейтрино вдоль галактической плоскости, или полосы Млечного Пути в ночном небе. Высокоэнергетические нейтрино, энергия которых в миллионы и миллиарды раз превышает энергию нейтрино, образующихся в результате термоядерных реакций, питающих звезды, были обнаружены нейтринной обсерваторией IceCube, гигатонным детектором, работающим на Южной полярной станции.

О результатах исследования ученые рассказали в журнале Science. Нейтрино – субатомные частицы, двигающиеся со скоростью света и не имеющие массы.

IceCube – уникальный в своем роде детектор, охватывающий кубический километр глубокого антарктического льда, оснащенный более 5000 световыми датчиками. Он позволяет фиксировать признаки высокоэнергетических нейтрино, происходящих из нашей галактики и за ее пределами, вплоть до самых отдаленных уголков Вселенной. Детектор следит за уникальными вспышками света, возникающими в редких случаях, когда нейтрино врезаются в атомы.

"Возможности высокочувствительного детектора IceCube в сочетании с новыми инструментами анализа данных дали нам совершенно новый взгляд на нашу галактику – тот, на который раньше можно было только намекать", – рассказал директор отдела физики Национального научного фонда США Дениз Колдуэлл.

Нейтрино очень тяжело найти, так как они редко сталкиваются с атомами. Свинец толщиной в световой год остановит лишь около половины пролетающих сквозь него нейтрино. Это объясняет, почему нейтрино получили название "частицы-призраки".

Нейтрино образуются в результате радиоактивного распада, происходящего в ядерных реакторах, или когда частицы чрезвычайно высокой энергии ударяются об атомы. Наиболее оживленные типы нейтрино имеют энергию в миллионы и миллиарды раз выше, чем образующаяся в реакциях термоядерного синтеза, питающих звезды.

Известно, что высокоэнергетические нейтрино происходят из галактик за пределами Млечного Пути. Но исследователи уже давно подозревают, что наша собственная галактика тоже является их источником. Например, когда космические лучи – атомные ядра, движущиеся почти со скоростью света – ударяются о пыль и газ, они генерируют как гамма-лучи, так и высокоэнергетические нейтрино.

Предыдущие исследования обнаружили гамма-лучи из плоскости Млечного Пути, поэтому ученые ожидали высокоэнергетические нейтрино также и оттуда. Намеки на такое излучение были, но это в первый раз, когда ученым удалось зафиксировать явление.

Исследовательская группа сосредоточилась на плоскости Млечного Пути, плотной области галактики, лежащей вдоль экватора Млечного Пути. Они изучили 10-летние данные IceCube, проанализировав 60 000 нейтрино – в 30 раз больше, чем предыдущие нейтринные сканирования галактической плоскости.

В ходе своего исследования ученые также использовали технологию искусственного интеллекта, которая помогла им выделить нейтрино, поступающие из дальних расстояний от фона нейтрино, который образуется вследствие столкновений космических лучей с молекулами в атмосфере Земли.

В конце концов, им удалось обнаружить высокоэнергетические нейтрино, которые, вероятно, пришли из галактической плоскости Млечного Пути.

"Это наблюдение высокоэнергетических нейтрино открывает совершенно новое окно для изучения свойств нашей галактики", – цитирует Space.com соавтора исследования, физика астрочастиц из Дортмундского технического университета в Германии Мирко Хюеннефельда.

По его словам, полученные результаты помогли ученым добиться "новой вехи в нейтринной астрономии".

Хотя результаты свидетельствуют о том, что новонайденные нейтрино происходит из нашей галактики, IceCube пока недостаточно чувствителен, чтобы точно определить их источники. По словам Хюеннефельда, они могут появляться диффузно, или значительное их количество может происходить из определенных точек неба.

Как отметил ученый, в ближайшие годы IceCube получит модернизацию детектора, "которая еще больше повысит его чувствительность, что позволит нам получить более четкую картину Млечного Пути в нейтрино в ближайшем будущем".

Ранее OBOZREVATEL также рассказывал, что ученые впервые увидели парное самоубийство звезд, которое даже не могли вообразить.

Подписывайтесь на каналы OBOZREVATEL в Telegram и Viber, чтобы быть в курсе последних событий.