Астрономи откриха откъде идва призрачна космическа частица

Галактиката имаше трилиони пъти по-голяма светимост от Слънцето 

Отдалечена галактика, в която се образуват звезди, наричана „Shadow Blaster“, може да е изпратила призрачна космическа частица, летяща с огромна скорост към Земята.

Астрономите смятат, че са проследили произхода на частицата до разстояние от 11 милиарда светлинни години, което представлява крачка напред в разбирането на загадъчните неутрино, пише CNN.

Неутрината са широко разпространени във Вселената и са си спечелили репутацията на „призрачни частици“, тъй като не притежават електрически заряд, имат малка маса и изглежда не взаимодействат с други видове материя.

Супернови, звездни ядрени реакции и разпадането на тежки частици могат да създават неутрина. Но да се проследи точно откъде идват неутрината, когато детектори като обсерваторията за неутрина „IceCube“ в Антарктида сигнализират за тяхното присъствие, се оказа по-трудно за астрономите.

„Те рядко взаимодействат с материята, което е причината да могат да пътуват из Вселената почти безпрепятствено“, каза д-р Юджи Урата, изследовател в базираната в Тайван астрономическа изследователска фирма MITOS Science Co. Ltd. „Дори когато „IceCube“ засече високоенергийно неутрино, позицията му на небето често има зона на неточност, която е много по-голяма от размера на една галактика.“

А ако източникът е обект, чиято яркост остава постоянна и не избухва с активност, точното определяне на произхода на неутриното изглежда невъзможно.

Космическо съвпадение освети галактиката „Shadow Blaster“ малко след засичането на високоенергийно неутрино на Земята, което подсказва изблик на активност, който насочи изследователите право към галактиката — и може да сочи към нов начин за търсене на произхода на „призрачните“ частици.

През 2021 г. детекторът „IceCube“, който разполага със сензори, вградени дълбоко в антарктическия лед, засякъл наличието на високоенергийно неутрино – от вида, който учените откриват на всеки две до три години, каза Ерик Блауфус, научен изследовател в катедрата по физика на Университета на Мериленд. Блауфус не е участвал в проучването.

Събитието, което е създало неутриното, наречено IC 210922A, изглежда е настъпило в посока към съзвездието Еридан, и обсерваторията изпрати сигнал за тревога към астрономическата общност. Учените проведоха бързи последващи наблюдения в различни дължини на вълната на светлината, за да открият точката на произход на частицата.

Те обаче не успяха да открият експлодиращи звезди, гама-лъчеви изблици, рентгенови лъчи или компоненти на видимата светлина, които биха могли да бъдат свързани с неутриното.

Няколко дни след публикуването на сигнала Урата и колегите му проведоха наблюдения с телескопа „Джеймс Клерк Максуел“ на Източноазиатската обсерватория, както и със „Субмилиметровата решетка“ – и двете разположени близо до върха на Мауна Кеа в Хавай. Те откриха галактика с интензивно звездообразуване, наречена JCMT0402−0424.

Галактиката имаше трилиони пъти по-голяма светимост от Слънцето ни в инфрачервената светлина и се намираше на подходящо място, за да бъде потенциално свързана с неутриното.

Екипът даде на галактиката прякора „Shadow Blaster“, защото тя е изпълнена с прах, което я прави почти невидима в оптичната светлина, рентгеновите лъчи или гама-лъчите, каза Урата. „Blaster“ се отнася до идеята, че въпреки скритата си природа, галактиката може да е мощен източник на високоенергийни частици и неутрино, добави той.

Когато изследователите проведоха допълнителни последващи наблюдения с помощта на Атакамската голяма милиметрова/субмилиметрова решетка в Чили, те осъзнаха, че „Shadow Blaster“ се намира зад гравитационна леща.

Гравитационното лещиране възниква, когато голяма галактика на преден план в полето на наблюдение увеличава отдалечена галактика зад нея, действайки като космическо увеличително стъкло.

Гъстите звездни ясли в галактиките, като тази в „Shadow Blaster“, която образува нови звезди с огромна скорост, могат да осигурят газа, радиацията и магнитните условия, които действат като ускорители на частици за производството на неутрино, добави той.

„Галактиките, в които се образуват звезди, са галактики, които произвеждат много звезди, някои от които са масивни и изгарят бързо, експлодирайки в супернови, като вероятно ускоряват космическите лъчи в този процес“, каза Джъстин Ванденбрук, професор в катедрата по физика и в Центъра за астрофизика на частиците „IceCube“ към Университета на Уисконсин-Мадисън. Той не е участвал в проучването.

През ранните дни на Вселената, преди 10 милиарда години, е имало интензивен прилив на звездообразуване в галактики като „Shadow Blaster“. Галактиките също така са образували космически лъчи – най-високоенергийните частици във Вселената, които могат да създават неутрино.

Но установяването на връзката между неутрино и галактиките, в които се образуват звезди, е било трудна задача, като се има предвид, че повечето от галактиките са отдалечени и слабосветящи поради количеството прах, което съдържат – ключов елемент в образуването на звезди. Възможността да се надникне в „Shadow Blaster“ с помощта на гравитационна леща е облекчила тази трудност, каза Урата.

Галактиките, в които се образуват звезди, като „Shadow Blaster“, биха могли да бъдат ключов източник на високоенергийни неутрино.