В Средиземном море зафиксирован рекордный сигнал, связанный с черными дырами

Нейтрино часто называют «призрачными частицами», и это неспроста. Буквально триллионы из них проходят сквозь каждого из нас прямо сейчас. Время от времени они сталкиваются с материей, вызывая вспышки света или вторичные частицы. Эти события настолько редки, что для их обнаружения необходимы большие детекторы, один из которых даже использует дно Средиземного моря. Несколько лет назад он зафиксировал самое энергичное нейтрино за всю историю наблюдений. Результаты исследования планируется опубликовать в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, а также они доступны на платформе arXiv.  

Обсерватория, получившая название KM3NeT, всё ещё находится в стадии строительства на нескольких площадках, и на момент открытия работало лишь 10 процентов её конструкции. Тем не менее, она зафиксировала нейтрино KM3-230213A. Это событие не имеет себе равных в истории наших наблюдений. Оно было в 35 раз энергичнее предыдущего рекордсмена и в 100 000 раз энергичнее частиц, которые мы сталкиваем в Большом адронном коллайдере.

Какое бы событие его ни породило, оно должно было обладать эпохальной энергией. Новые исследования пытаются ответить на вопрос о его возможном источнике. Это должно быть что-то мощное и редкое, иначе мы бы наблюдали подобные события в других детекторах. Ранее предполагалось, что это гибель первичной черной дыры. Новая альтернативная версия связана с чрезвычайно активной сверхмассивной черной дырой: блазаром.

«Существует несколько возможных объяснений происхождения этой частицы», — заявила Мерием Бендахман из INFN Naples и участница коллаборации KM3NeT, входящая в число авторов исследования, в котором принимают участие сотни человек. «Например, было высказано предположение, что такие нейтрино образуются при взаимодействии космических лучей сверхвысокой энергии с космическим микроволновым фоновым излучением, остаточным светом ранней Вселенной. Но существует также вероятность того, что нейтрино возникает из диффузного потока, создаваемого популяцией экстремальных ускорителей, таких как блазары».

Авторам пришлось моделировать возможные причины подобного события. Маловероятно, что источником было кратковременное явление, такое как вспышка или взрыв, поскольку аналогичных явлений с использованием света обнаружено не было. Команда не может исключить точечный источник, но гораздо более вероятно, что он мог быть результатом диффузного нейтринного излучения от популяции блазаров. Событие оказалось слишком экстремальным.

«Для нейтрино это почти невероятно», — сказал профессор Мирослав Филипович из Университета Западного Сиднея. «И это несмотря на то, что прибор, который его зарегистрировал, работает лишь на одну десятую от своей конечной мощности».

«Мы никогда раньше не наблюдали нейтрино такой высокой энергии, и если окажется, что оно исходит от космических ускорителей, таких как блазары, — объяснил Бендахман, — это даст нам новое понимание того, как эти объекты могут испускать частицы с энергиями, превышающими те, которые мы ожидали ранее».

В конечном итоге, чтобы понять это экстремальное событие, нам нужно будет обнаружить больше подобных случаев. По мере дальнейшего строительства KM3NeT мы надеемся, что в глубинах Средиземного моря будут обнаружены новые взаимодействия космических нейтрино. 

«Нам нужно больше наблюдательных данных», — добавил Бендахман. «KM3NeT все еще находится в стадии строительства, и мы обнаружили это нейтрино сверхвысокой энергии, используя лишь частичную конфигурацию. С полным детектором и большим объемом данных мы сможем проводить более мощные статистические анализы и открыть новое окно во вселенную нейтрино сверхвысокой энергии».