Призрак из бездны: как нейтрино невероятной энергии всколыхнуло ученых

Ученые выяснили, что невероятно мощная «частица-призрак» — нейтрино, которое ударило по Земле и было зафиксировано в Средиземном море в 2023 году, могло быть испущено блазарами — космическими монстрами, работающими на «двигателе» из пожирающей материю черной дыры.

Блазары — это тип квазаров, областей в сердцах галактик, где обитают сверхмассивные черные дыры, активно поглощающие вещество и выбрасывающие мощные струи излучения. Блазары отличаются от «обычных» квазаров тем, что их ориентация такова, что энергия, частицы и плазменные струи, которые они извергают, направлены прямо на Землю.

Это нейтрино было в 30 раз энергичнее, чем любое из ранее зарегистрированных. Оно прибыло на Землю 13 февраля 2023 года, двигаясь почти со скоростью света, и было обнаружено благодаря регистрации одиночного мюона (субатомной частицы) с помощью телескопа нейтрино KM3NeT (Кубический километр), расположенного на глубине 3450 метров под водой в Средиземном море. Изначально блазары уже предлагались в качестве источника частицы, но эта группа ученых поставила перед собой задачу подтвердить, что конкретный класс этих событий, вызванных сверхмассивными черными дырами, действительно мог быть источником.

Однако это открытие породило почти столько же вопросов, сколько и ответов. Дело в том, что нейтрино не любят взаимодействовать с материей, поэтому их невероятно трудно поймать. Тот факт, что одно из них пронеслось сквозь толщу воды и оставило узнаваемый след, уже чудо. Но как именно блазар смог разогнать частицу до такой энергии — пока загадка.

Представьте себе: черная дыра в центре далекой галактики не просто поглощает звезды и газ. Вращаясь с бешеной скоростью, она закручивает магнитные поля, которые собирают вещество в узкие пучки — релятивистские джеты. В этих джетах частицы разгоняются до скоростей, неотличимых от скорости света. Столкновения протонов внутри такого пучка рождают π-мезоны, которые тут же распадаются, порождая те самые «призрачные» нейтрино и гамма-лучи.

Ученые из коллаборации KM3NeT провели компьютерное моделирование, которое показало: если бы блазары были чуть слабее или ориентированы иначе, мы бы никогда не зарегистрировали этот сигнал. Получается, что Земле невероятно повезло оказаться прямо на линии огня этого космического ускорителя частиц. Теперь перед астрофизиками стоит новая задача: найти тот самый блазар, который «выстрелил» в нас этой частицей, и понять, как часто происходят такие сверхмощные выбросы. Возможно, это ключ к разгадке природы темной материи или даже к созданию новых моделей Вселенной, где действуют силы, о которых мы пока не догадываемся.