Trailblazar

Пока уставшие от бесконтрольного размножения гипотетических частиц темной материи физики пытаются закогтить стерильное нейтрино, на глубине пары километров под антарктическим льдом из пеленок осторожно выползает разновидность дальней внегалактической астрономии, основанная на тех сортах нейтрино, чье существование уже надежно подтверждено. Недавно закончен анализ данных с черенковского детектора полярной обсерватории IceCube от 22 сентября прошлого года, когда из области космоса, которая при взгляде с Земли располагается чуть в стороне от звезды левого плеча Ориона (Беллатрикс), прибыло мюонное нейтрино, чья энергия в среднем на два порядка превосходила лучшие показатели Большого Адронного Коллайдера. За все время работы обсерватории столь мощный сигнал наблюдался впервые, и система мониторинга автоматически разослала уведомления об этом всем сотрудникам проекта.

Проведенный задним числом поиск в архивах IceCube показал, что между октябрем 2014 и февралем 2015 гг. из этой области было принято еще не менее 13 более слабых нейтринных сигналов. Наивысшую статистическую достоверность на целевом участке небосклона дает источник TXS 0506+056, блазар, удаленный от нас примерно на 5.7 млрд св. лет (z = 0.3365).

Собственно, и ранее предполагалось, что космические лучи с такой чудовищной энергией имеют дальнее внегалактическое происхождение, но однозначно сопоставить их с одним из наиболее мощных радио-, рентгеновских и гамма-лучевых источников известной Вселенной несомненно полезно. Теперь удалось оценить пиковую светимость этого источника в нейтринном диапазоне: примерно 1.4 на 10 в 47-й степени эрг/сек (на энергиях от 32 ТэВ до 3.6 ПэВ), что даже выше, чем одновременно зарегистрированная светимость во всем гамма-спектре (на энергиях от 2 ГэВ до 1 ТэВ) — около 3 на 10 в 46-й степени эрг/сек.

Любопытно, что во время “нейтринного душа” 2014–15 гг. излучение блазара в гамма-диапазоне было не очень мощным, но высокоэнергетичным, а 22 сентября 2017 года, напротив, мощным, но не слишком жестким.

Это позволяет предположить, что два зарегистрированных состояния активности TXS 0506+056 в нейтринном спектре соотносятся с различными состояниями активности в гамма-лучевом диапазоне. Но в период “нейтринного душа” гамма-лучевые и нейтринные потоки от TXS 0506+056 обладали примерно одинаковой интенсивностью, и следовательно, это событие может быть в первом приближении описано лепто-адронной моделью блазара. Она использует две концентрические области, ускорительную зону и более обширная излучательную зону, где происходит рассеяние частиц, вырвавшихся из ускорительной зоны — по сути, адронного коллайдера галактических масштабов. Гамма-поток, задействованный в обратном комптоновском рассеянии и процессах фотоадронного взаимодействия, генерируется посредством синхротронного излучения электронов, протонов, мюонов или позитронов, а также распада нейтральных пионов. Обратное комптоновское рассеяние для TXS 0506+056 существенно подавляется фотоадронными процессами. Впрочем, точного количественного согласия модели с наблюдениями TXS 0506+056 достигнуть пока не удается, но есть надежды, что более подробная статистика позволит преодолеть эти трудности.

В конце концов, TXS 0506+056 стал всего лишь третьим надежно идентифицированным источником за историю нейтринной астрономии после Солнца и сверхновой SN1987A — и первым, расположенным вне Местной группы галактик. Пожалуй, это событие в своем роде не менее значимо, чем открытие пульсаров кембриджской группой Хьюиша и Белл в 1967-м, и не исключено, что за него тоже дадут какую-нибудь престижную премию. Правда, общественная мораль за полвека сильно изменилась, и почти наверняка среди ее обладателей будет женщина. Учитывая, что Нобелевскую премию за пульсары Энтони Хьюиш поделил с Мартином Райлом, чей вклад в открытие был, положа руку на сердце, не слишком заметен, то почему бы не вручить Нобелевскую премию за нейтринный телескоп какой-нибудь непричастной к открытию исследовательнице? Кандидатура, полагаю, напрашивается сама собой.

LoadedDice