Най-енергийното неутрино от дълбокия космос, засечено някога, премина през Средиземно море и разтревожи учените. Сега изследователите смятат, че може би са идентифицирали космическите "виновници" за това: блазари - свръхмасивни черни дупки, изстрелващи струи материя право към Земята.
Блазарите могат да обяснят екстремното неутрино
Най-енергийното неутрино, открито някога, може да е дошло от блазари - чудовищни черни дупки, изстрелващи струи частици към Земята от далечни галактики. Откритието може да разкрие космически ускорители, далеч по-мощни, отколкото учените са си представяли досега.
Преди три години учените откриха нещо необикновено дълбоко под Средиземно море: най-енергийното космическо неутрино, наблюдавано някога. Частицата имаше изумителната енергия от около 220 PeV, повече от десет пъти по-голяма от досега откриваните високоенергийни неутрино, а изследователите все още не знаят точно откъде идва.
Сега ново проучване, публикувано в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP), предполага, че частицата може да е произлязла от блазари, едни от най-екстремните обекти във Вселената. Блазарите са активни галактически ядра, захранвани от свръхмасивни черни дупки, които изстрелват огромни струи плазма директно към Земята.
Учени търсят източника на рекордно неутрино
Неутриното е засечено на 13 февруари 2023 г. от KM3NeT/ARCA, масивна неутринна обсерватория, разположена дълбоко край бреговете на Сицилия. Интересното е, че детекторът все още се строи. По време на откритието само 21 детекторни линии са функционирали, което представлява около 10% от планирания краен размер на обсерваторията.
Дори с частичната си конфигурация, детекторът улавя сигнал, различен от всичко, което учените са виждали преди.
Изследователите подходили към мистерията подобно на криминалисти, които изследват улики от местопрестъпление. Започвайки с едно възможно обяснение, те създават симулации и сравняват резултатите с действителните наблюдения.
Едната водеща идея е, че неутриното произлиза от специален клас блазари, способни да ускоряват частици до екстремни енергии.
"Има няколко възможни обяснения за произхода на тази частица", обяснява Мерием Бендахман (Meriem Bendahman), изследовател в INFN Неапол и член на колаборацията KM3NeT, сред авторите на изследването, което наброява стотици сътрудници. "Например предложено е такива неутрино да се генерират, когато космически лъчи с ултрависока енергия взаимодействат с космическото микровълново фоново лъчение, остатъчната светлина от ранната Вселена. Но съществува и възможността неутриното да произхожда от дифузен поток, произведен от популация от екстремни ускорители, като например блазарите."
Защо блазарите стават водещите заподозрени
В много космически събития астрономите търсят електромагнитен еквивалент, като например радиовълни, видима светлина, рентгенови лъчи или гама лъчи, идващи от същия регион на небето едновременно с откриването на неутрино.
Но в този случай учените не откриват съответстващ сигнал.
"Това не изключва напълно възможността за точков източник", отбелязва Бендахман, "но ни кара да смятаме, че нашето неутрино може да произлиза от дифузен фон – тоест от поток от неутрино, включващ приноси от много източници."
Тази възможност тласка изследователите към идеята, че частицата може да е възникнала от голяма популация от блазари, а не от едно-единствено драматично космическо събитие.
За да проучи, екипът използва инструмент за симулация с отворен код, наречен AM3, за да моделира реалистични популации от блазари. Много аспекти на симулациите се основават на стойности, вече измерени чрез други наблюдения, включително силата на магнитното поле и размера на емисионните области около черните дупки.
Изследователите коригират основно два критични фактора. Единият е барионното натоварване, което измерва колко енергия носят протоните в сравнение с електроните и помага да се определи колко неутрино могат да бъдат произведени. Вторият е спектралният индекс на протоните, който влияе върху разпределението на енергиите на протоните и дали те могат да достигнат изключително високи енергии.
За всяка симулация изследователите изчисляват както производството на неутрино, така и свързаното с него гама-лъчево излъчване, след което сравняват резултатите с реални наблюдения.
Сравняване на резултатите с IceCube и Fermi
Проучването комбинира наблюдения от множество големи обсерватории, включително KM3NeT/ARCA, неутринната обсерватория IceCube и космическия гама-лъчев телескоп Fermi на НАСА.
Изследователите не са се фокусирали само върху това, което са наблюдавали тези инструменти. Те вземат предвид и това, което не е било наблюдавано.
Например никоя друга неутринна обсерватория, включително IceCube, не е открила подобни събития с такава ултрависока енергия. Това предполага, че подобни частици са изключително редки, което означава, че всяко предложено обяснение трябва да отчита и липсата на сравними засечки.
Моделът блазар успешно отговаря на това ограничение.
Екипът също така проверява дали предложената популация от блазари ще произведе твърде много гама лъчи в сравнение с известния извънгалактически гама-лъчев фон, измерен от Ферми. Резултатите им са в съответствие със съществуващите наблюдения.
В крайна сметка изследователите откриват, че реалистична популация от блазари би могла правдоподобно да обясни необикновеното неутрино събитие.
"Моделирахме реалистична популация от блазари с физически мотивирани параметри и открихме, че тази популация от блазари може да обясни произхода на това ултрависокоенергийно събитие, като същевременно е в съответствие с ограниченията, които имаме по отношение на наблюденията на гама-лъчи и неутрино", посочва Бендахман.
KM3NeT може да разкрие още по-екстремни космически събития
Учените предупреждават, че са необходими още доказателства, преди обяснението за блазарите да бъде потвърдено.
"Нуждаем се от повече данни от наблюдения", обяснява Бендахман. "KM3NeT все още е в процес на изграждане и ние открихме това ултрависокоенергийно неутрино само с частична конфигурация. С пълния детектор и повече данни ще можем да извършваме по-мощни статистически анализи и да отворим нов прозорец към вселената на ултрависокоенергийните неутрино."
Ако бъдещите наблюдения подкрепят теорията, откритията биха могли да променят разбирането на учените за това как работят блазарите и колко мощни могат да станат.
"Никога преди не сме наблюдавали толкова високоенергийно неутрино и ако се окаже, че то идва от космически ускорители като блазари", заключава Бендахман, "това би ни дало нова представа за това как тези обекти могат да излъчват частици с енергии, надвишаващи очакванията ни."
Справка: O. Adriani, A. Albert, A.R. Alhebsi, S. Alshalloudi, S. Alves Garre, A. Ambrosone, F. Ameli, M. Andre, L. Aphecetche, M. Ardid, S. Ardid, J. Aublin, F. Badaracco, L. Bailly-Salins, B. Baret, A. Bariego-Quintana, M. Barnard, Y. Becherini, M. Bendahman, F. Benfenati Gualandi, M. Benhassi, D.M. Benoit, Z. Beňušová, E. Berbee, C. van Bergen, E. Berti, V. Bertin, P. Betti, S. Biagi, M. Boettcher, D. Bonanno, M. Bondì, S. Bottai, A.B. Bouasla, J. Boumaaza, M. Bouta, M. Bouwhuis, C. Bozza, R.M. Bozza, H. Brânzaş, F. Bretaudeau, M. Breuhaus, R. Bruijn, J. Brunner, R. Bruno, E. Buis, R. Buompane, I. Burriel, J. Busto, B. Caiffi, D. Calvo, A. Capone, F. Carenini, V. Carretero, T. Cartraud, P. Castaldi, V. Cecchini, S. Celli, L. Cerisy, M. Chabab, N. Chau, A. Chen, S. Cherubini, T. Chiarusi, W. Chung, M. Circella, R. Clark, R. Cocimano, J.A.B. Coelho, A. Coleiro, A. Condorelli, R. Coniglione, P. Coyle, A. Creusot, G. Cuttone, R. Dallier, A. De Benedittis, X. de La Bernardie, G. De Wasseige, V. Decoene, P. Deguire, I. Del Rosso, L.S. Di Mauro, I. Di Palma, A.F. Díaz, D. Diego-Tortosa, C. Distefano, A. Domi, C. Donzaud, D. Dornic, E. Drakopoulou, D. Drouhin, J.-G. Ducoin, P. Duverne, R. Dvornický, T. Eberl, E. Eckerová, A. Eddymaoui, T. van Eeden, M. Eff, D. van Eijk, I. El Bojaddaini, S. El Hedri, S. El Mentawi, V. Ellajosyula, A. Enzenhöfer, M. Farino, G. Ferrara, M.D. Filipović, F. Filippini, D. Franciotti, L.A. Fusco, S. Gagliardini, T. Gal, J. García Méndez, A. Garcia Soto, C. Gatius Oliver, N. Geißelbrecht, H. Ghaddari, L. Gialanella, B.K. Gibson, E. Giorgio, I. Goos, P. Goswami, S.R. Gozzini, R. Gracia, B. Guillon, C. Haack, C. Hanna, H. van Haren, E. Hazelton, A. Heijboer, L. Hennig, J.J. Hernández-Rey, A. Idrissi, W. Idrissi Ibnsalih, G. Illuminati, R. Jaimes, O. Janik, D. Joly, M. de Jong, P. de Jong, B.J. Jung, P. Kalaczyński, T. Kapoor, U.F. Katz, J. Keegans, V. Kikvadze, G. Kistauri, C. Kopper, A. Kouchner, Y.Y. Kovalev, L. Krupa, V. Kueviakoe, V. Kulikovskiy, R. Kvatadze, M. Labalme, R. Lahmann, M. Lamoureux, A. Langella, G. Larosa, C. Lastoria, J. Lazar, A. Lazo, G. Lehaut, V. Lemaître, E. Leonora, N. Lessing, G. Levi, M. Lindsey Clark, F. Longhitano, A. Luashvili, S. Madarapu, F. Magnani, L. Malerba, F. Mamedov, A. Manfreda, A. Manousakis, M. Marconi, A. Margiotta, A. Marinelli, C. Markou, L. Martin, M. Mastrodicasa, S. Mastroianni, J. Mauro, K.C.K. Mehta, G. Miele, P. Migliozzi, E. Migneco, M.L. Mitsou, C.M. Mollo, L. Morales-Gallegos, N. Mori, A. Moussa, I. Mozun Mateo, R. Muller, M.R. Musone, M. Musumeci, S. Navas, A. Nayerhoda, C.A. Nicolau, B. Nkosi, B. Ó Fearraigh, V. Oliviero, A. Orlando, E. Oukacha, L. Pacini, D. Paesani, J. Palacios González, G. Papalashvili, P. Papini, V. Parisi, A. Parmar, C. Pastore, A.M. Păun, G.E. Păvălaş, S. Peña Martínez, M. Perrin-Terrin, V. Pestel, M. Petropavlova, P. Piattelli, A. Plavin, C. Poirè, V. Popa, T. Pradier, J. Prado, S. Pulvirenti, C.A. Quiroz-Rangel, N. Randazzo, A. Ratnani, S. Razzaque, I.C. Rea, D. Real, G. Riccobene, J. Robinson, A. Romanov, E. Ros, A. Šaina, F. Salesa Greus, D.F.E. Samtleben, A. Sánchez Losa, S. Sanfilippo, M. Sanguineti, D. Santonocito, P. Sapienza, M. Scaringella, M. Scarnera, J. Schnabel, J. Schumann, J. Seneca, M. Senniappan, P.A. Sevle Myhr, I. Sgura, R. Shanidze, Chengyu Shao, A. Sharma, Y. Shitov, F. Šimkovic, A. Simonelli, A. Sinopoulou, B. Spisso, M. Spurio, O. Starodubtsev, D. Stavropoulos, I. Štekl, D. Stocco, M. Taiuti, Y. Tayalati, H. Thiersen, S. Thoudam, I. Tosta e Melo, B. Trocmé, V. Tsourapis, C. Tully, E. Tzamariudaki, A. Ukleja, A. Vacheret, V. Valsecchi, V. Van Elewyck, G. Vannoye, E. Vannuccini, G. Vasileiadis, F. Vazquez de Sola, A. Veutro, S. Viola, D. Vivolo, A. van Vliet, E. de Wolf, I. Lhenry-Yvon, S. Zavatarelli, D. Zito, J.D. Zornoza, J. Zúñiga. Blazars as a potential origin of the KM3-230213A event. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 2026; 2026 (03): 033 DOI: 10.1088/1475-7516/2026/03/033
Източник: Scientists may have found the source of the most powerful neutrino ever detected , Sissa Medialab
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Прост Човек
Последната теорема на Стивън Хокинг преобръща времето и причинността
Прост Човек
Разрязването на фотон на две създава безкраен рояк от частици
zlatkov
Учени сканират 74 милиона радиосигнала от междузвезден обект за признаци на извънземни технологии
Джендо Джедев
За срещата на Земята с Халеевата комета през 1910 г. някои са пили "противокометни хапчета"