Високоенергийните неутрино може да идват от черни дупки, разкъсващи звезди


Когато звезда се приближи твърде близо до черна дупка, искри прехвърчат. И, потенциално, също така правят и субатомните частици, наречени неутрино.

Драматично светлинно шоу се получава, когато свръхмасивна черна дупка разкъса своенравна звезда. Сега, за втори път, е забелязано високоенергийно неутрино които може да са дошли от едно от тези „приливни смущения“, съобщават изследователите в проучване, прието в Писма за физически преглед.

Тези леки частици, които нямат електрически заряд, се движат през космоса и могат да бъдат открити при пристигането си на Земята. Произходът на такива бързи неутрино е голяма мистерия във физиката. За да ги създадете, трябва да са подходящи условия за драстично ускоряване на заредените частици, които след това биха произвели неутрино. Учените започнаха да подреждат вероятни кандидати за ускорители на космически частици. През 2020 г. изследователите съобщиха за първия неутрино, свързано със събитие на приливно разрушаване (SN: 26.05.20). Други неутрино са били свързани с активни галактически ядраярки области в центровете на някои галактики (SN: 7/12/18).

Открито през 2019 г., събитието с приливно-отливно разрушаване, докладвано в новото проучване, се откроява. „Беше изключително ярко; това наистина е един от най-ярките преходни процеси, виждани някога“, казва физикът на астрочастиците Марек Ковалски от Deutsches Elektronen-Synchrotron, или DESY, в Цойтен, Германия.

Преходните процеси са краткотрайни изригвания в небето, като приливни смущения и експлодиращи звезди, наречени свръхнови. По-нататъшни наблюдения на брилянтния изблик разкриха, че той блестеше в инфрачервени, рентгенови лъчи и други дължини на вълната на светлината.

Приблизително година след откриването на изригването, обсерваторията за неутрино в Антарктида IceCube забеляза високоенергийно неутрино. Проследявайки пътя на частицата назад, изследователите установиха, че неутриното идва от близост до изригването.

Срещата между двете събития може да е съвпадение. Но когато се комбинира с предишното неутрино, което е било свързано с приливно смущение, случаят става по-силен. Вероятността да се намерят две такива асоциации случайно е само около 0,034 процента, казват изследователите.

Все още не е ясно как приливните смущения биха довели до високоенергийни неутрино. В един предложен сценарий струя от частици, изхвърлени от черната дупка, може да ускори протоните, които биха могли да взаимодействат със заобикалящата радиация, за да произведат бързи неутрино.

„Имаме нужда от повече данни… за да кажем, че това са истински източници на неутрино или не“, казва астрофизик Кохта Мурасе от Penn State University, съавтор на новото изследване. Ако връзката между неутрино и приливни смущения е реална, той е оптимист, че изследователите няма да трябва да чакат твърде дълго. “Ако случаят е такъв, ще видим повече.”

Но учените не са съгласни, че изригването е било смущение на приливите. Вместо това можеше да е особено ярък тип свръхновапредполагат астрофизик Ирен Тамбора и колеги на 20 април Астрофизичен вестник.

В такава свръхнова е ясно как могат да се произвеждат енергични неутрино, казва Тамбора от Института Нилс Бор в университета в Копенхаген. Протоните, ускорени от ударната вълна на свръхновата, могат да се сблъскат с протони в средата, която заобикаля звездата, произвеждайки други частици, които могат да се разпаднат, за да образуват неутрино.

Едва наскоро наблюденията на високоенергийни неутрино и преходни процеси се подобриха достатъчно, за да позволят на учените да намерят потенциални връзки между двете. „Вълнуващо е“, казва Тамбора. Но както показва дебатът за произхода на новооткритото неутрино, „в същото време той разкрива много неща, които не знаем“.