Физики приблизились к выяснению происхождения самого высокоэнергетического космического нейтрино из когда-либо зарегистрированных. Согласно исследованию, опубликованному в научном журнале «Journal of Cosmology and Astroparticle Physics», эта частица могла зародиться в блазарах – активных ядрах галактик, в центрах которых находятся сверхмассивные черные дыры, выбрасывающие мощные потоки плазмы в направлении Земли.
Частицу с рекордно высокой энергией около 220 петаэлектронвольт (ПэВ), что более чем в десять раз превышает показатели всех ранее зафиксированных аналогичных частиц, обнаружили 13 февраля 2023 года. Регистрацию осуществила глубоководная нейтринная обсерватория KM3NeT/ARCA, расположенная на дне Средиземного моря у побережья Сицилии. Примечательно, что на момент фиксации сигнала обсерватория находилась на начальном этапе строительства: работала всего 21 детектирующая линия, что составляет около 10% от проектируемой мощности установки.
Для поиска источника ученые использовали метод исключения и компьютерное моделирование. Отсутствие сопутствующего электромагнитного излучения в радио-, оптическом, рентгеновском и гамма-диапазонах заставило исследователей отказаться от версии об единичной мощной вспышке. Вместо этого они выдвинули гипотезу о существовании диффузного фона, формируемого множеством удаленных источников.
С помощью открытого программного обеспечения AM3 астрофизики смоделировали гипотетическую популяцию блазаров. В модели заложили реальные физические параметры, включая напряженность магнитных полей и размеры областей излучения вокруг черных дыр. Основными переменными стали барионная загрузка – соотношение энергии протонов и электронов – и спектральный индекс протонов, определяющий их способность ускоряться до экстремальных значений.
Результаты расчетов сопоставили с данными других крупнейших проектов, включая обсерваторию IceCube в Антарктиде и космический гамма-телескоп Fermi. Тот факт, что IceCube не фиксировал схожих событий, указывает на крайнюю редкость подобных частиц в наблюдаемой Вселенной, что полностью согласуется с построенной моделью популяции блазаров. Расчетный уровень сопутствующего гамма-излучения также не превысил диффузный внегалактический фон, зафиксированный телескопом Fermi.
Авторы работы подчеркивают, что для окончательного подтверждения теории необходим больший объем данных. Полный запуск всех детекторов обсерватории KM3NeT позволит проводить более точные статистические исследования и откроет новые возможности для изучения экстремальных космических ускорителей. Если гипотеза подтвердится, это изменит представления физиков о предельной мощности механизмов излучения сверхмассивных черных дыр.
