Обнаружена фабрика нейтрино, источник энергии которой — звезды, а не черная дыра
Благодаря сильнейшему гравитационному линзированию астрофизики с помощью радиотелескопа ALMA установили источник нейтринной вспышки, зафиксированной обсерваторией IceCube на Южном полюсе. К их удивлению, это оказалась не сверхмассивная черная дыра, а всплеск звездообразования. Схожими причинами могут объясняться и другие подобные события.
Нейтрино — одни из самых загадочных посланников Вселенной. Немногие галактики, идентифицированные как источники этих неуловимых частиц, не могут объяснить столь значительное число наблюдаемых высокоэнергетических нейтрино.
Поводом к исследованию стало нейтрино с колоссальной энергией ~750 ТэВ, мюонный след которого зарегистрировал детектор подо льдом Антарктиды 22 сентября 2021 года. Ученые навели имеющийся в их распоряжении мощный инструментарий на точку, откуда оно прилетело, и обнаружили чрезвычайно яркую галактику JCMT0402–0424 на расстоянии около 11 миллиардов световых лет от нас. О своем открытии они рассказали на страницах Nature Astronomy.
Вопреки ожиданиям, за находкой не заметили характерного высокоэнергетического излучения, которое указывало бы на наличие сверхмассивной черной дыры. Более того, из-за пыли галактика и в видимом спектре очень тусклая, за что получила прозвище Shadow Blaster.
Изучить внутреннее устройство Shadow Blaster удалось благодаря случайному выравниванию с галактикой на переднем плане. Линзирование сильно увеличило пылевую галактику и размножило ее изображение на небе до четырех копий. Радионаблюдения ALMA также не обнаружили там признаков мощной черной дыры, но предложили другое объяснение. Похоже, что газ и пыль в галактике, скорее всего, нагреваются интенсивным звездообразованием. Анализ показал, что центральная область Shadow Blaster содержит «компактное ядро» — огромное количество газа и пыли сжато в область диаметром всего около 1500 световых лет. Такая экстремально плотная среда как раз и способна рождать нейтрино.
Авторы статьи провели серию моделирований, указавших на альтернативный путь образования нейтрино. Целая популяция компактных пылевых галактик со вспышками звездообразования может давать существенную долю — возможно, до 15–20% — фонового потока высокоэнергетических нейтрино.
