Согласно современным представлениям, в центрах некоторых галактик расположены сверхмассивные черные дыры. Во время падения вещества на чёрную дыру часть потока частиц выбрасывается обратно, ускоряется и рождает нейтрино – загадочные элементарные частицы с крайне малой массой, которые обладают феноменальной способностью свободно проникать сквозь предметы, людей и нашу планету. На этом свойстве нейтрино основан принцип работы обсерватории IceCube в Антарктиде: из всех известных частиц только нейтрино могут пройти Землю насквозь. Нейтрино высоких энергий могут рождаться только с помощью протонов, разогнавшихся почти до скорости света. Нейтринная обсерватория IceCube регистрирует такие нейтрино и измеряет их энергии и направления прихода.

Как сообщила нам зав. отделом научной информации и внешних связей САО РАН Екатерина Филиппова, учёные установили, что нейтрино высоких энергий рождаются вблизи черных дыр в далёких квазарах. Российские учёные подошли к разгадке проблемы, которая в последние годы занимает умы физиков всего мира. Астрофизики сравнили данные, полученные на нейтринном телескопе IceCube в Антарктиде, с радиоастрономическими наблюдениями активных ядер галактик (квазаров). В результате удалось найти связь между вспышками в них и космическими нейтрино!

Получить результат помогли многолетние измерения более тысячи далёких галактик на радиотелескопе РАТАН-600 Специальной астрофизической обсерватории РАН.

РАТАН-600 – один из крупнейших радиотелескопов в мире. Благодаря его возможности регистрировать мгновенные радиоспектры космических объектов получен уникальный материал, позволивший установить связь между космическими нейтрино сверхвысоких энергий и вспышками в квазарах. Наблюдательный материал проанализирован учёными Физического института им. Лебедева РАН (ФИАН), Московского физико-технического института и Института ядерных исследований РАН.

Результат опубликован в ведущем научном журнале Astrophysical Journal (США) и доступен в архиве электронных публикаций. Учёные показали, что области, откуда на Землю приходят нейтрино сверхвысоких энергий и в которых расположены яркие квазары, совпадают, а также обнаружили, что такие нейтрино появляются в галактиках во время вспышек радиоизлучения.

– До нас учёные искали источник нейтрино высоких энергий, что называется, «под фонарём». Мы же решили проверить нестандартную идею, не особо рассчитывая на успех. Но нам повезло! Многолетние совместные наблюдения на международных решётках радиотелескопов и замечательном российском РАТАНе позволили получить этот интереснейший результат. Именно радиодиапазон оказался ключевым для обнаружения источников нейтрино, – говорит доктор физико-математических наук, профессор РАН, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией внегалактической радиоастрономии Астрокосмического центра ФИАН и лабораторией фундаментальных и прикладных исследований релятивистских объектов Вселенной МФТИ Ю. Ковалёв.

Регистрация нейтрино сверхвысоких энергий в направлении на квазар открывает новый этап развития многоканальной астрономии и может подтвердить идею, что квазары – потенциальные источники таких частиц! Многоканальная астрономия сегодня является одним из самых актуальных направлений науки, которое комплексно изучает электромагнитное излучение, гравитационные волны и элементарные частицы. В настоящее время повышена интенсивность наблюдений далёких галактик на РАТАН-600, так как стало понятно, что такие измерения могут быть ключом к разгадке природы нейтрино. В связи с новыми событиями детектирования нейтрино обсерваторией IceCube в 2020 году наблюдения и анализ нейтринных событий на РАТАН-600 продолжаются.