Теоретические модели предсказывали, что в плоскости Млечного Пути должно формироваться большое количество нейтрино — субатомных частиц нейтральных частиц, связанных с космическим излучением. Но до сих пор исследователям не удавалось их обнаружить. Астрономы из обсерватории IceCube в Антарктиде сообщили об открытии первых источников такого высокоэнергетического излучения в нашей Галактике.
В отличие от света на любой дине волны, для которого источники внутри Млечного Пути, сияют ярче внешних, источники нейтрино, связанные с другими галактиками, долгое время затмевали излучение в плоскости нашей. Хотя нейтрино чрезвычайно распространены (сквозь тело человека каждую секунду проходит более триллиона таких частиц), но зафиксировать их непросто.
Нейтринная обсерватория IceCube не похожа на оптический телескоп или «тарелку» для анализа радиоизлучения. Она представляет собой массив отверстий, пробуренных во льду у Южного полюса на глубину свыше километра. Внутри этих отверстий установлено более 5 тыс. световых датчиков. Они фиксируют черенковское излучение, создаваемой частицами, движущимися со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света в этой среде.
Наблюдение Млечного пути в оптическом диапазоне, гамма-лучах, теоретическое и реально наблюдение источников нейтрино. Изображение: University of Wisconsin–Madison
Исследователи разработали технологию наблюдения, которая позволила подавить шум от мюонов и нейтрино, формирующихся при столкновении космических лучей с земной атмосферой. А также методы машинного обучения, которые с помощью анализа каскадов черенковского излучения, фиксируемого детекторами, могут определять источники излучения.
Набор данных, использованный в исследовании, включал 60 000 нейтрино, охватывающих данные IceCube за 10 лет. Эти нейтрино сравнивались с ранее опубликованными прогнозными картами мест на небе, где, как ожидалось, галактика будет сиять нейтрино.
На основе проведенного анализа исследователи составили карту источников излучения нейтрино внутри Млечного Пути. Наблюдение показывает, что Млечный Путь в 10–100 раз тусклее с точки зрения нейтрино, чем в среднем в других галактиках. Этот факт может быть важной подсказкой для определения природы космических лучей сверхвысокой энергии. Возможно, они связаны с активностью сверхмассивных черных дыр.
