Forskare vid P. N. Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences (LPI RAS), Moskvas institut för fysik och teknologi (MIPT) och Institutet för kärnkraftsforskning av RAS (INR RAS) har studerat ankomstriktningarna för astrofysiska neutriner med energier på mer än en biljon elektronvolt (TeV) och kom till en oväntad slutsats:alla av dem föds nära svarta hål i mitten av avlägsna aktiva galaxer, kraftfulla radiokällor. Tidigare, endast neutrinos med de högsta energierna antogs erhållas i källor av denna klass.

Forskare tror att det finns massiva svarta hål i mitten av aktiva galaxer i vårt universum. De är hjärtat av dessa objekt med en ljusstyrka på hundratals miljoner solar. Aktiva galaxer som också helt enkelt är kvasarer är tydligt synliga från jorden med både optiska och radioteleskop.

tidigare, De ryska forskarna Alexander Plavin, Sergey Troitsky och Kovalevs (far och son, båda Yuri) har hittat ett samband mellan ursprunget till neutriner med de högsta energierna (över 200 biljoner elektronvolt, det är, TeV) och radiokvasarer. Detta var ganska överraskande, eftersom teoretiska artiklar från 1990-talet indikerade att astrofysiska neutriner endast skulle födas vid energier över 1000 TeV.

Neutrinos är små elementarpartiklar med en massa knappt över noll, men de kan korsa universum utan att interagera med materia och utan hinder. Miljontals neutriner per sekund passerar genom varje människa på jorden, helt obemärkt. För att registrera neutriner, ett internationellt samarbete av forskare har byggt ett speciellt isteleskop i Antarktis:Cherenkov IceCube-detektorn med en volym på 1 kubikkilometer. I Ryssland, INR RAS och JINR slutför nu konstruktionen av Baikal GVD-vattenteleskopet i Baikalsjön, vars volym redan har nått 0,4 kubikkilometer. Nu pågår datainsamling på den löpande delen av anläggningen, som redan tagits i drift. Dessa installationer studerar himlen på norra och södra halvklotet.

Efter att ha analyserat data som samlats in under sju år på IceCube-teleskopet, forskarna valde initialt att analysera ett område över 200 TeV för att studera vilken riktning dessa neutrinos kom ifrån. Det visade sig att en betydande del av dem föddes i kvasarer, identifieras av radioteleskop genom deras höga ljusstyrka. Mer exakt, neutriner föddes någonstans i kvasarernas centrum. Det finns massiva svarta hål som matar deras ackretionsskivor, samt ultrasnabba utstötningar av mycket het gas. Dessutom, det finns ett samband mellan de kraftfulla skurarna av radioemission i dessa kvasarer och registreringen av neutriner med Ice Cube-teleskopet. Eftersom neutriner färdas genom universum med ljusets hastighet, bloss kommer till oss samtidigt som neutriner.

Nu i deras nya artikel publicerad i Astrofysisk tidskrift , Ryska forskare hävdar att neutriner av energier i tiotals TeV också emitteras av kvasarer. Som ett resultat, det visar sig att alla — ja, nästan alla – astrofysiska neutrinos med hög energi föds i kvasarer. Notera, förutom dem, det finns neutriner som föds i jordens atmosfär, och även i själva Ice Cube-detektorn under samspelet mellan kosmiska strålar och materia.

"Det är fantastiskt, eftersom för produktion av neutriner med energier som skiljer sig med en faktor på 100-1000, olika fysiska förutsättningar krävs. Mekanismerna för neutrinoproduktion i aktiva galaktiska kärnor som diskuterats tidigare fungerade endast vid höga energier. Vi har föreslagit en ny mekanism för neutrinoproduktion i kvasarer, som förklarar de erhållna resultaten. Även om detta är en ungefärlig modell, det är nödvändigt att arbeta med det, att utföra datorsimulering, " säger chefsforskaren för INR RAS, motsvarande medlem av den ryska vetenskapsakademin Sergey Troitsky. Medförfattaren till upptäckten från LPI och MIPT, motsvarande medlem av Ryska vetenskapsakademin, Yuri Kovalev, förklarade resultaten i programmet Hamburg Account på OTR.

I september 2020, ett konsortium ledd av Institutet för kärnkraftsforskning vid den ryska vetenskapsakademin har vunnit ett treårigt anslag från ministeriet för utbildning och vetenskap med finansiering på 100 miljoner rubel per år på ämnet "Partiklars neutrino och astrofysik." Sju organisationer förenade:INR RAS, JINR, LPI, MIPT, SAO RAS, SAI MSU, Irkutsk State University. Omkring 100 forskare kommer att arbeta med att lösa problemet med neutrinos ursprung, samt studera deras egenskaper. Projektet inkluderar även andra studier som syftar till att förstå naturen hos astrofysiska neutrinos med hög energi, inklusive sökandet efter fotoner med samma energiområde vid Carpet-3-installationen av Baksan Neutrino Observatory, INR RAS (Norra Kaukasus).

Sambandet mellan neutriner och radiokvasarer har väckt stort intresse i världen. Ryska forskares gemensamma arbete med ANTARES neutrinoexperiment i Medelhavet börjar. En ny artikel av europeiska och amerikanska forskare bekräftade oberoende upptäckten av det ryska laget med hjälp av radioteleskopdata i USA och Finland. Nya händelser av ankomsten av astrofysiska neutrinos spåras nu av världens största radioteleskop och antennuppsättningar.

År 2021, Ryska forskare kommer att samla in de första data från Baikal GVD-teleskopet och analysera dem tillsammans med data från RATAN-600 och världens radioteleskopnätverk, vilket gör det möjligt för dem att undersöka kvasarernas centrum i detalj. Många intressanta saker väntar oss.