Далекая галактика стала источником мощного всплеска нейтрино - исследование
Ученые нашли самые сильные на сегодня указания на то, что далекие галактики с бурным рождением звезд могут производить высокоэнергетические нейтрино. Ключевым кандидатом стала галактика Shadow Blaster, расположенная примерно в 11 млрд световых лет от Земли.
Источник: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) Image Processing: T.A. Rector (University of Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), D. de Martin & M. Zamani (NSF NOIRLab) Acknowledgment: PI: Yuji Urata (MITOS Science Co., LTD.). Слева: поле вокруг галактики с гравитационной линзой, получившей название “Теневой бластер”. Эта галактика находится на расстоянии 11 миллиардов световых лет от нас и расположена сразу за ярко-красной галактикой в центре этого снимка. В центре: крупный план гравитационной линзы, на котором красная галактика на переднем плане заставляет свет от более удаленной галактики Shadow Blaster огибать ее, создавая множество искаженных изображений галактики, которые выглядят как желтые дуги. Справа: крупный план галактики Теневой бластер с гравитационной линзой. Эти снимки были получены с помощью большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Atacama (ALMA) и телескопа Gemini North, являющегося частью Международной обсерватории Gemini, частично финансируемого Национальным научным фондом США и управляемого NSF NOIRLab.
МОСКВА, 18 июня. /Новости науки/. Международная группа астрономов нашла наиболее убедительные на сегодня свидетельства того, что далекие звездообразующие галактики могут быть источниками высокоэнергетических нейтрино — почти неуловимых частиц, которые слабо взаимодействуют с веществом. Об этом сообщила Ассоциация университетов, проводящих астрономические исследования AURA. Работа опубликована в журнале Nature Astronomy.
Речь идет о галактике JCMT0402−0424, которую ученые назвали Shadow Blaster. Она находится примерно в 11 млрд световых лет от Земли. Галактика очень ярко светит в инфракрасном диапазоне: ее светимость оценивается в триллионы светимостей Солнца. Это указывает на плотные облака газа и пыли, внутри которых быстро рождаются новые звезды.
Интерес к Shadow Blaster возник после события IC 210922A. В 2021 году нейтринная обсерватория IceCube в Антарктиде зафиксировала высокоэнергетическое нейтрино, пришедшее со стороны созвездия Эридана. После этого ученые начали искать источник сигнала с помощью разных телескопов. Они не нашли убедительного гамма-, рентгеновского или оптического следа, а также признаков вспышки сверхновой, гамма-всплеска или разрушения звезды черной дырой.
Через несколько дней после сигнала группа под руководством Юдзи Ураты из MITOS Science Co., LTD. провела наблюдения с помощью телескопов JCMT и SMA на горе Мауна-Кеа на Гавайях. Так ученые выделили Shadow Blaster как возможный источник нейтрино. Затем они использовали данные комплекса ALMA и телескопа Gemini North, который входит в Международную обсерваторию Gemini и работает под управлением NSF NOIRLab.
Наблюдения показали, что Shadow Blaster находится за массивной галактикой переднего плана. Эта галактика работает как гравитационная линза: ее масса искривляет пространство-время, усиливает свет более далекого объекта и создает несколько искаженных изображений. Благодаря этому эффекту астрономы смогли рассмотреть структуру Shadow Blaster намного детальнее, чем обычно возможно для такой далекой галактики.
Для построения модели линзы ученые применили два прибора Gemini North — спектрограф GMOS и ближний инфракрасный спектрограф GNIRS. Эти данные помогли измерить расстояние до линзирующей галактики и определить, что перед исследователями массивная эллиптическая галактика. По словам Ураты, эта информация была важна для оценки распределения массы линзы и правильной реконструкции изображения Shadow Blaster.
После объединения модели гравитационной линзы с данными ALMA выяснилось, что в центре Shadow Blaster есть очень компактное ядро. Оно насыщено газом и пылью и рождает звезды с высокой скоростью. Теоретические модели давно предсказывали, что такая среда может работать как природный ускоритель частиц. В ней быстрые частицы часто сталкиваются с газом и могут порождать нейтрино.
Важная деталь состоит в том, что ученые не нашли у Shadow Blaster признаков активной сверхмассивной черной дыры. Это отличает ее от ряда известных источников высокоэнергетических нейтрино, где ключевую роль могут играть струи вещества около черных дыр. Новые данные указывают, что нейтрино могут рождаться и в плотных областях бурного звездообразования.
«Shadow Blaster обладает именно той плотной, богатой газом средой, которая, согласно теоретическим моделям, может эффективно производить высокоэнергетические нейтрино», — сказал Урата. Он отметил, что при отсутствии более убедительного источника эта галактика остается наиболее вероятным кандидатом на роль источника события IC 210922A.
По оценке авторов работы, подобные компактные пылевые галактики могли быть обычными во Вселенной около 10 млрд лет назад, когда рождение звезд шло особенно активно. Если их вклад подтвердится, они могут объяснить заметную часть космического нейтринного фона. Анализ группы Ураты показывает, что такая популяция галактик может давать до 20% рассеянного потока высокоэнергетических нейтрино, который измеряет IceCube.
Исследование опубликовано в Nature Astronomy под названием «Compact dusty starbursts at cosmic noon linked to high-energy neutrinos». DOI: 10.1038/s41550-026-02884-9. В работе использованы данные IceCube, Gemini North, JCMT, SMA и ALMA.
Речь идет о галактике JCMT0402−0424, которую ученые назвали Shadow Blaster. Она находится примерно в 11 млрд световых лет от Земли. Галактика очень ярко светит в инфракрасном диапазоне: ее светимость оценивается в триллионы светимостей Солнца. Это указывает на плотные облака газа и пыли, внутри которых быстро рождаются новые звезды.
Интерес к Shadow Blaster возник после события IC 210922A. В 2021 году нейтринная обсерватория IceCube в Антарктиде зафиксировала высокоэнергетическое нейтрино, пришедшее со стороны созвездия Эридана. После этого ученые начали искать источник сигнала с помощью разных телескопов. Они не нашли убедительного гамма-, рентгеновского или оптического следа, а также признаков вспышки сверхновой, гамма-всплеска или разрушения звезды черной дырой.
Через несколько дней после сигнала группа под руководством Юдзи Ураты из MITOS Science Co., LTD. провела наблюдения с помощью телескопов JCMT и SMA на горе Мауна-Кеа на Гавайях. Так ученые выделили Shadow Blaster как возможный источник нейтрино. Затем они использовали данные комплекса ALMA и телескопа Gemini North, который входит в Международную обсерваторию Gemini и работает под управлением NSF NOIRLab.
Наблюдения показали, что Shadow Blaster находится за массивной галактикой переднего плана. Эта галактика работает как гравитационная линза: ее масса искривляет пространство-время, усиливает свет более далекого объекта и создает несколько искаженных изображений. Благодаря этому эффекту астрономы смогли рассмотреть структуру Shadow Blaster намного детальнее, чем обычно возможно для такой далекой галактики.
Для построения модели линзы ученые применили два прибора Gemini North — спектрограф GMOS и ближний инфракрасный спектрограф GNIRS. Эти данные помогли измерить расстояние до линзирующей галактики и определить, что перед исследователями массивная эллиптическая галактика. По словам Ураты, эта информация была важна для оценки распределения массы линзы и правильной реконструкции изображения Shadow Blaster.
После объединения модели гравитационной линзы с данными ALMA выяснилось, что в центре Shadow Blaster есть очень компактное ядро. Оно насыщено газом и пылью и рождает звезды с высокой скоростью. Теоретические модели давно предсказывали, что такая среда может работать как природный ускоритель частиц. В ней быстрые частицы часто сталкиваются с газом и могут порождать нейтрино.
Важная деталь состоит в том, что ученые не нашли у Shadow Blaster признаков активной сверхмассивной черной дыры. Это отличает ее от ряда известных источников высокоэнергетических нейтрино, где ключевую роль могут играть струи вещества около черных дыр. Новые данные указывают, что нейтрино могут рождаться и в плотных областях бурного звездообразования.
«Shadow Blaster обладает именно той плотной, богатой газом средой, которая, согласно теоретическим моделям, может эффективно производить высокоэнергетические нейтрино», — сказал Урата. Он отметил, что при отсутствии более убедительного источника эта галактика остается наиболее вероятным кандидатом на роль источника события IC 210922A.
По оценке авторов работы, подобные компактные пылевые галактики могли быть обычными во Вселенной около 10 млрд лет назад, когда рождение звезд шло особенно активно. Если их вклад подтвердится, они могут объяснить заметную часть космического нейтринного фона. Анализ группы Ураты показывает, что такая популяция галактик может давать до 20% рассеянного потока высокоэнергетических нейтрино, который измеряет IceCube.
Исследование опубликовано в Nature Astronomy под названием «Compact dusty starbursts at cosmic noon linked to high-energy neutrinos». DOI: 10.1038/s41550-026-02884-9. В работе использованы данные IceCube, Gemini North, JCMT, SMA и ALMA.
