Блазары – место рождения загадочных нейтрино
Блазары – это одни из экстремальных объектов во Вселенной, светящиеся ярче триллионов Солнц. Они живут в центрах эллиптических галактик, и их энергия выделяется не за счет горения, а из-за разогнанной до околосветовых скоростей плазмы в мощнейших магнитных полях. В центре каждого блазара прячется сверхмассивная черная дыра. Она не только поглощает вещество, но и выбрасывает узкие раскаленные струи – релятивистские джеты. Если такая струя направлена в сторону Земли, мы видим ослепительную вспышку во всем диапазоне спектра – от радиоволн до гамма-лучей. Благодаря этому эффекту блазары видны с Земли даже на расстоянии 12—13 млрд световых лет – это почти возраст Вселенной. Это делает блазары своего рода космическими маяками, помогающими понять, как эволюционировали галактики миллиарды лет назад. Из-за высокой яркости блазары наблюдаются интенсивно уже несколько десятилетий. Но чем дальше объект, тем хитрее он себя ведет.
Из-за расширения Вселенной время для него «течет медленнее». То, что для нас длится год, для далекого блазара проходит всего за пару месяцев – мы видим его жизнь, как в замедленной съемке. Поэтому сложно понять природу вспышек в блазарах, когда они наблюдаются на множестве временных шкал.
Интерес астрофизиков к блазарам резко вырос после сентября 2017 года. Нейтринная обсерватория IceCube на Южном полюсе Земли поймала нейтрино с энергией порядка 290 ТэВ (более 200 триллионов электронвольт) в направлении на яркий блазар TXS 0506+056. Нейтрино – загадочные и неуловимые частицы. Они обладают ничтожной массой и почти не взаимодействуют с веществом, поэтому могут пройти не только сквозь предметы и человека, но и сквозь Землю. Нейтринная обсерватория IceCube измеряет энергию и направление прихода тех редких нейтрино, которые прилетели из-под земли, столкнулись с атомами льда и породили слабые голубые вспышки света – черенковское излучение. Их улавливают более 5000 оптических детекторов, погруженных в толщу льда глубиной до 2,5 км. До недавнего времени мы знали только нейтрино от Солнца и от взрывающихся звезд – сверхновых. Но их энергия в тысячи раз меньше той, что пришла с направления от TXS 0506+056. И тут совпало все: направление и время прихода нейтрино, невероятная яркость самого блазара, который в этот момент переживал мощнейшую гамма-вспышку и усиление оптического и радиоизлучения. Это совпадение стало сигналом для астрономов всего мира. Началась масштабная охота за источниками нейтрино сверхвысоких энергий.