IceCube зафіксував нейтрино від розривання зірки чорною дірою

Дослідники пов’язали подію припливного руйнування зірки чорною дірою AT2019dsg із зафіксованим обсерваторією IceCube нейтрино з високою енергією. В одній зі статей у журналі Nature Astronomy вчені описують це відкриття, а в іншій наводять сценарій, за якого частинка могла утворитися.

DESY, Science Communication Lab

Що сталося?

1 жовтня 2019 року нейтринна обсерваторія IceCube повідомила про виявлення нейтрино IC191001A з високою енергією (0,2 петаелектронвольт). За оцінками астрономів, із імовірністю у 59% ця частинка має астрофізичне походження. Через сім годин у тому ж самому напрямку, звідки прийшло нейтрино, місія Zwicky Transient Facility зафіксувала радіовипромінювання від події припливного руйнування AT2019dsg. Її визначили як потенційне джерело нейтрино. Такі події є рідкісними та виникають, коли зірки проходять близько до надмасивних чорних дір та розриваються під впливом їхньої гравітації. Дослідження показали, що ці процеси є джерелами високоенергетичних нейтрино та космічних променів надвисокої енергії, особливо якщо під час них утворюються релятивістські струмені. Події припливного руйнування з нетепловим радіовипромінюванням вважаються найбільш вірогідними кандидатами джерела нейтрино високої енергії.

Що відомо про цю подію?

AT2019dsg класифікували як подію припливного руйнування на основі оптичного спектра. За світністю джерела астрономи встановили, що відстань до нього становить 230 мегапарсек (750 мільйонів світлових років). Джерело входить у 10% найяскравіших серед 40 відомих таких подій, а за температурою (38900 кельвінів) — у 5% найгарячіших. За оцінками астрономів, маса чорної діри, що спричинила подію, становить 30 мільйонів сонячних мас. Крім того, через 37 днів після відкриття вчені зафіксували рентгенівське випромінювання від джерела.

Коли при цьому утворилися нейтрино?

Під час моделювання сценарію дослідники враховували, що ця подія була однією з найяскравіших у рентгенівському спектрі. На їхню думку, це означає, що саме яскраві у рентгенівському діапазоні події припливного руйнування мають створювати нейтрино. Після того, як зірка була розірвана, її матеріал утворив акреційний диск навколо чорної діри. Дослідники припускають, що частина цієї речовини внаслідок дії ​​потужних магнітних полів сформувала релятивістські джети — струмені, що прискорюють частинки до швидкостей світла. У цей час кокон фотонів, розширюючись, поступово затемнив рентгенівські промені, випромінювані акреційним диском. Протони джетів, стикаючись з фотонами, утворили нейтрино.