Wetenschappers van het P. N. Lebedev Physical Institute van de Russische Academie van Wetenschappen (LPI RAS), het Moscow Institute of Physics and Technology (MIPT) en het Institute for Nuclear Research of RAS (INR RAS) hebben de aankomstrichtingen van astrofysische neutrino's met energieën van meer dan een biljoen elektronvolt (TeV) bestudeerd en kwamen tot een onverwachte conclusie:allemaal worden geboren in de buurt van zwarte gaten in de centra van verre actieve sterrenstelsels, krachtige radiobronnen. Eerder, alleen neutrino's met de hoogste energieën werden verondersteld te worden verkregen in bronnen van deze klasse.

Onderzoekers geloven dat er enorme zwarte gaten zijn in de centra van actieve sterrenstelsels in ons universum. Ze vormen het hart van deze objecten met een helderheid van honderden miljoenen zonnen. Actieve sterrenstelsels die ook gewoon quasars zijn, zijn duidelijk zichtbaar vanaf de aarde met zowel optische als radiotelescopen.

Eerder, Russische wetenschappers Alexander Plavin, Sergey Troitsky en de Kovalevs (vader en zoon, beide Yuri) hebben een verband gevonden tussen de oorsprong van neutrino's met de hoogste energieën (meer dan 200 biljoen elektronvolts, dat is, TeV) en radio-quasars. Dit was nogal verrassend, omdat theoretische artikelen uit de jaren negentig aangaven dat astrofysische neutrino's alleen zouden worden geboren bij energieën boven 1000 TeV.

Neutrino's zijn kleine elementaire deeltjes met een massa nauwelijks boven nul, maar ze kunnen het universum doorkruisen zonder interactie met materie en zonder obstructie. Miljoenen neutrino's per seconde passeren elke persoon op aarde, volkomen onopgemerkt. Om neutrino's te registreren, een internationale samenwerking van wetenschappers heeft op Antarctica een speciale ijstelescoop gebouwd:de Cherenkov IceCube-detector met een volume van 1 kubieke kilometer. In Rusland, INR RAS en JINR voltooien nu de bouw van de Baikal GVD-watertelescoop in het Baikalmeer, waarvan het volume al 0,4 kubieke kilometer heeft bereikt. Nu is de data-acquisitie aan de gang op het draaiende deel van de faciliteit, die al in gebruik was genomen. Deze installaties bestuderen de lucht op het noordelijk en zuidelijk halfrond.

Na analyse van gegevens die gedurende zeven jaar met de IceCube-telescoop zijn verzameld, de wetenschappers kozen er aanvankelijk voor om een ​​bereik van meer dan 200 TeV te analyseren om te onderzoeken uit welke richting deze neutrino's kwamen. Het bleek dat een aanzienlijk deel van hen werd geboren in quasars, geïdentificeerd door radiotelescopen door hun hoge helderheid. Preciezer, neutrino's werden ergens in de centra van quasars geboren. Er zijn enorme zwarte gaten die hun accretieschijven voeden, evenals ultrasnelle ejecties van zeer heet gas. Bovendien, er is een verband tussen de krachtige uitbarstingen van radiostraling in deze quasars en de registratie van neutrino's door de Ice Cube-telescoop. Omdat neutrino's met de snelheid van het licht door het heelal reizen, uitbarstingen komen naar ons op hetzelfde moment als neutrino's.

Nu in hun nieuwe artikel gepubliceerd in de Astrofysisch tijdschrift , Russische wetenschappers beweren dat neutrino's van energieën in de tientallen TeV ook worden uitgezonden door quasars. Als resultaat, het blijkt dat alles - nou ja, bijna alle - hoogenergetische astrofysische neutrino's worden geboren in quasars. Opmerking, naast hen, er zijn neutrino's die in de atmosfeer van de aarde worden geboren, en zelfs in de Ice Cube-detector zelf tijdens de interactie van kosmische straling met materie.

"Het is verbazingwekkend, omdat voor de productie van neutrino's met energieën die een factor 100-1000 verschillen, verschillende fysieke omstandigheden zijn vereist. De eerder besproken mechanismen van neutrinoproductie in actieve galactische kernen werkten alleen bij hoge energieën. We hebben een nieuw mechanisme voorgesteld voor de productie van neutrino's in quasars, wat de behaalde resultaten verklaart. Hoewel dit een benaderend model is, er moet aan gewerkt worden, computersimulatie uitvoeren, " zegt de hoofdonderzoeker van INR RAS, corresponderend lid van de Russische Academie van Wetenschappen Sergey Troitsky. De co-auteur van de ontdekking van LPI en MIPT, corresponderend lid van de Russische Academie van Wetenschappen, Joeri Kovalev, legde de resultaten uit in het programma Hamburg Account op OTR.

In september 2020, een consortium onder leiding van het Instituut voor Nucleair Onderzoek van de Russische Academie van Wetenschappen heeft een driejarige subsidie ​​gewonnen van het ministerie van Onderwijs en Wetenschap met een financiering van 100 miljoen roebel per jaar voor het onderwerp "Neutrino en astrofysica van deeltjes". Zeven organisaties verenigd:INR RAS, JINR, LPI, MIPT, SAO-RAS, SAI MSU, Staatsuniversiteit van Irkoetsk. Ongeveer 100 wetenschappers zullen werken aan het oplossen van het probleem van de oorsprong van neutrino's, evenals het bestuderen van hun eigenschappen. Het project omvat ook andere studies die gericht zijn op het begrijpen van de aard van hoogenergetische astrofysische neutrino's, inclusief het zoeken naar fotonen met hetzelfde energiebereik bij de Carpet-3-installatie van het Baksan Neutrino Observatorium, INR RAS (Noord-Kaukasus).

Het verband tussen neutrino's en radio-quasars heeft grote belangstelling gewekt in de wereld. Het gezamenlijke werk van Russische wetenschappers met het ANTARES-neutrino-experiment in de Middellandse Zee begint. Een recent artikel van Europese en Amerikaanse wetenschappers bevestigde onafhankelijk van elkaar de ontdekking van het Russische team met behulp van radiotelescoopgegevens in de Verenigde Staten en Finland. Nieuwe gebeurtenissen van de komst van astrofysische neutrino's worden nu gevolgd door 's werelds grootste radiotelescopen en antenne-arrays.

in 2021, Russische wetenschappers zullen de eerste gegevens van de Baikal GVD-telescoop verzamelen en deze samen met de gegevens van RATAN-600 en 's werelds radiotelescoopnetwerken analyseren. waardoor ze de centra van quasars in detail kunnen onderzoeken. Er staan ​​ons veel interessante dingen te wachten.