01.04.2025, 17:15

Байкальский телескоп поймал восемь мощных сигналов нейтрино из Млечного Пути

Это первый намек на то, что наша Галактика может быть важным источником этих загадочных частиц.

Физики из коллаборации Baikal-GVD сделали удивительное открытие: телескоп на дне озера Байкал поймал нейтрино с энергией выше 200 тераэлектронвольт (ТэВ), которые, скорее всего, прилетели из нашей Галактики — Млечного Пути. Результаты опубликованы в Astrophysical Journal.

Что такое нейтрино и почему их сложно поймать?

Нейтрино — это крошечные частицы, почти не взаимодействующие с материей. Они пролетают сквозь нас и Землю миллиардами в секунду, не оставляя следа. Чтобы их заметить, нужен огромный детектор, вроде Baikal-GVD. Этот телескоп — система тросов с оптическими модулями, подвешенная в чистой воде Байкала.

Когда нейтрино случайно сталкивается с атомом воды, рождаются заряженные частицы, которые создают слабые вспышки света — черенковское излучение. Это как световой след от сверхбыстрого самолета, только под водой. Модули ловят эти вспышки, а ученые по ним вычисляют энергию и направление нейтрино.

Что нашли физики?

Фото: Baikal-GVD

На карте неба в экваториальных координатах показаны направления прибытия высокоэнергетических нейтрино. Черные круги (радиус 90°) **обозначают каскадные события**, зарегистрированные Baikal-GVD, а затененные области – вероятность направления нейтрино по данным IceCube для каскадов. Красные точки представляют трековые события IceCube с энергией E ≥ 200 ТэВ. Пунктирная пурпурная линия показывает плоскость Галактики, а две сплошные пурпурные линии ограничивают зону, где абсолютное значение галактического широты (∣b∣) меньше 20°.

За шесть лет работы Baikal-GVD зарегистрировал восемь событий с энергией выше 200 ТэВ. Это огромная энергия: один ТэВ равен триллиону электронвольт. Ученые заметили, что эти нейтрино чаще прилетали из плоскости Млечного Пути, а не равномерно со всего неба. Вероятность, что это случайность, всего 1,4% (p-значение 1,4×10⁻²). Сравнив данные с телескопом IceCube в Антарктиде, физики снизили шанс ошибки до 0,034% (3,4×10⁻⁴). Это говорит о том, что Млечный Путь — главный источник таких частиц.

Откуда нейтрино в Галактике?

Нейтрино рождаются в экстремальных событиях, вроде взрывов звезд или выбросов из черных дыр. Раньше считалось, что большинство высокоэнергетических нейтрино приходит издалека, за пределами Млечного Пути. Но теперь данные показывают, что наша Галактика тоже активно их производит. Поток нейтрино совпадает с гамма-излучением Млечного Пути, которое фиксирует телескоп Tibet-ASγ. Однако наблюдения LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory) — крупной обсерватории, расположенной в Китае на большой высоте — показывают, что нейтрино могут идти не только от общего фона, но и от конкретных мест, например, области созвездия Лебедя.

Ученым впервые доказано, что Млечный Путь вносит большой вклад в поток нейтрино — до десятков процентов выше 200 ТэВ. Это меняет представление о том, как космические лучи (заряженные частицы) ускоряются и распространяются у нас на Земле. Кроме того, новые результаты не укладываются в старые модели. Возможно, локальные источники, вроде остатков сверхновых, играют ключевую роль.