Астрономы впервые обнаружили "призрачную частицу" разорванной звезды

Звезда, полностью разорванная на части черной дырой, сделала науке редкий дар. Впервые ученые обнаружили нейтрино высокой энергии, которое было выброшено в космос во время одного из этих событий.

Крошечная частица не только приближает нас к выяснению того, где именно рождаются самые энергичные частицы во Вселенной; он показывает, что приливные разрушения черной дыры могут создавать мощные естественные ускорители частиц.

“Происхождение космических нейтрино высоких энергий неизвестно, в первую очередь потому, что их очень сложно определить“, - сказал астрофизик Сьерт ван Велзен из Лейденского университета в Нидерландах.

“Этот результат будет лишь вторым разом, когда нейтрино высоких энергий проследят до их источника“.

Уловить смерть звезды посредством черной дыры довольно редко, но мы видели это достаточно раз, чтобы примерно понять, как происходит этот процесс. Блуждающая звезда подходит достаточно близко к черной дыре, что оказывается в ловушке гравитации последнего объекта. Колоссальная приливная сила черной дыры - продукт ее гравитационного поля - сначала растягивается, а затем тянет звезду с такой силой, что она разрывается на части.

Это приливное срывное событие (TDE) испускает яркую вспышку света, ярко светящуюся, когда половина обломков распавшейся звезды кружится вокруг черной дыры, производя огромное тепло, прежде чем оно неумолимо уносится за горизонт событий. Другая половина обломков выбрасывается в космос.

Именно такую ​​вспышку и свечение наблюдали на Земле 9 апреля 2019 года.

Событие, получившее название AT2019dsg , было испущено сверхмассивной черной дырой с массой в 30 миллионов раз больше массы Солнца (масса сверхмассивной черной дыры в нашем собственном Млечном Пути составляет 4 миллиона солнечных масс) с расстояния 750 миллионов световых лет. Он ярко вспыхнул в оптическом и рентгеновском спектрах, а позже был обнаружен в радиоспектре.

Менее чем через шесть месяцев, 1 октября 2019 года, на нейтринном детекторе IceCube в Антарктиде было обнаружено еще одно обнаружение нейтрино с самой высокой энергией. Он получил название IC191001A.

“Он врезался в антарктический лед с поразительной энергией более 100 тераэлектронвольт“, - сказала астроном Анна Франковяк из Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) и Университета Бохума в Германии.

“Для сравнения, это по крайней мере в десять раз больше максимальной энергии частиц, которая может быть достигнута в самом мощном ускорителе частиц в мире, Большом адронном коллайдере в европейской лаборатории физики элементарных частиц ЦЕРН недалеко от Женевы“.

Причем пришло со стороны AT2019dsg.

Нейтрино - очаровательные частицы. Их масса почти равна нулю, они движутся со скоростью, близкой к скорости света, и на самом деле не взаимодействуют с нормальной материей; для нейтрино Вселенная была бы почти бестелесной. Фактически, прямо сейчас сквозь вас проносятся миллиарды нейтрино. Вот почему их прозвали “частицей-призраком“.

Это не значит, что они не могут взаимодействовать с материей, и именно так IceCube их обнаруживает. Время от времени нейтрино может взаимодействовать со льдом и создавать вспышку света. Эти вспышки действительно выделяются благодаря детекторам, погруженным глубоко в темноту антарктического льда.

Основываясь на характеристиках, таких как способ распространения света и его яркость, ученые могут определить, насколько энергично нейтрино и в каком направлении оно пришло. Ранее ученые проследили происхождение внегалактического нейтрино высокой энергии до блазарной галактики, находящейся на расстоянии 4 миллиардов световых лет от нас.

Когда ученые проанализировали IC191001A, они обнаружили, что вероятность того, что он не связан с AT 2019dsg, составляет всего 0,2%.

“Это первое нейтрино, связанное с приливным срывом, и оно дает нам ценные свидетельства“, - сказал астроном Роберт Штайн из DESY.

“Приливные сбои до конца не изучены. Обнаружение нейтрино указывает на существование центрального мощного двигателя около аккреционного диска, извергающего быстрые частицы. А комбинированный анализ данных с радио, оптических и ультрафиолетовых телескопов дает нам дополнительные свидетельство того, что приливное разрушение действует как гигантский ускоритель частиц“.

Согласно второй статье о нейтрино, наиболее вероятными виновниками являются релятивистские струи плазмы, извергающиеся из полярных областей активно аккрецирующей черной дыры. Как это происходит, неясно, но астрономы думают, что материал из внутренней части аккреционного диска (но за пределами горизонта событий) направляется к полюсам и запускается с полюсов через силовые линии магнитного поля вокруг внешней части черной дыры.

Недавнее моделирование показало, что, когда магнитные поля в этих струях запутываются, они создают электрическое поле, которое может ускорять частицы до релятивистских - близких к скорости света - скоростей. Эти струи могут длиться сотни дней, что помогает объяснить, почему нейтрино прибыло через шесть месяцев после первоначального обнаружения.

Это великолепный результат, который прекрасно демонстрирует то, что мы можем открыть, комбинируя разные взгляды на космос.

Напомним, ранее сообщалось, что астрономы впервые обнаружили микроквазар за пределами нашей галактики.

Источник