Обсерваторія IceCube вперше ідентифікувала джерела нейтрино високих енергій всередині Чумацького Шляху. Дослідження опубліковано в журналі Science.
Теоретичні моделі передбачали, що в площині Чумацького Шляху має формуватися велика кількість нейтрино — субатомних частинок нейтральних частинок, пов’язаних з космічним випромінюванням. Але дотепер дослідникам не вдавалося їх виявити. Астрономи з обсерваторії IceCube в Антарктиді повідомили про відкриття перших джерел такого високоенергетичного випромінювання в нашій Галактиці.
На відміну від світла на будь-якій довжині хвилі, для якого джерела всередині Чумацького Шляху, сяють яскравіше зовнішніх, джерела нейтрино, пов’язані з іншими галактиками, довгий час затьмарювали випромінювання в площині нашої галактики. Хоча нейтрино надзвичайно поширені (крізь тіло людини кожну секунду проходить більше трильйона таких частинок), але зафіксувати їх непросто.
Нейтринна обсерваторія IceCube не схожа на оптичний телескоп або «тарілку» для аналізу радіовипромінювання. Вона являє собою масив отворів, пробурених в льоду біля Південного полюса на глибину понад кілометр. Усередині цих отворів встановлено більше 5 тис. світлових датчиків. Вони фіксують живцем випромінювання, створюваної частинками, що рухаються зі швидкістю, що перевищує фазову швидкість поширення світла в цьому середовищі.
Спостереження Чумацького шляху в оптичному діапазоні, гамма-променях, теоретичне і реально спостереження джерел нейтрино. Зображення: University of Wisconsin – Madison
Дослідники розробили технологію спостереження, яка дозволила придушити шум від мюонів і нейтрино, що формуються при зіткненні космічних променів з земною атмосферою. А також методи машинного навчання, які за допомогою аналізу каскадів черенківського випромінювання, що фіксується детекторами, можуть визначати джерела випромінювання.
Набір даних, використаний в дослідженні, включав 60 000 нейтрино, що охоплюють дані IceCube за 10 років. Ці нейтрино порівнювалися з раніше опублікованими прогнозними картами місць на небі, де, як очікувалося, галактика буде сяяти нейтрино.
На основі проведеного аналізу дослідники склали карту джерел випромінювання нейтрино всередині Чумацького Шляху. Спостереження показує, що Чумацький Шлях в 10 – 100 раз тьмяніше з точки зору нейтрино, ніж в середньому в інших галактиках. Цей факт може бути важливою підказкою для визначення природи космічних променів надвисокої енергії. Можливо, вони пов’язані з активністю надмасивних чорних дір.