226
Уявіть собі: астрономи націлюють найчутливіші телескопи на далекий об’єкт, переконані, що там ховається надмасивна чорна діра, а замість «космічного монстра» знаходять… гігантську зоряну фабрику нейтрино. Саме таку несподіванку розкрила галактика з прізвиськом Shadow Blaster, про яку розповідає ScienceDaily.
Що відомо коротко
- Далека галактика JCMT0402−0424, прозвана Shadow Blaster, пов’язана з потужною подією високоенергетичного нейтрино IC 210922A.
- Астрономи очікували знайти в ній надмасивну чорну діру, але спостереження не виявили характерного випромінювання чорнодіркового ядра.
- Дані показали, що енергія галактики походить від екстремального народження зірок, а не від чорної діри.
- Галактика сильно запилена й майже невидима у видимому світлі, зате яскраво світиться на субміліметрових хвилях.
- Аналіз свідчить, що подібні компактні, запилені зоряні «спалахи» можуть давати до 20% усіх високоенергетичних нейтрино у Всесвіті.
Чому «фабрика зірок» раптом стала фабрикою нейтрино
Нейтрино — це майже примарні частинки: трильйони з них пролітають крізь ваше тіло щосекунди, і ви цього не відчуваєте. Вони майже не взаємодіють з речовиною, тож їхні джерела знайти надзвичайно важко. Довгий час головними «підозрюваними» були надмасивні чорні діри в центрах галактик, які розганяють частинки до шалених енергій.
Але Shadow Blaster ламає цю схему. Замість чорної діри в центрі вчені побачили щось схоже на космічний мегаполіс будівництва: газ і пил стискаються, народжуючи зірки з шаленою швидкістю. У такому середовищі вибухи наднових, ударні хвилі та потоки заряджених частинок можуть створювати умови, де народжуються високоенергетичні нейтрино — без участі чорної діри.
Якщо чорна діра — це один гігантський «двигун», то зоряний спалах у Shadow Blaster більше схожий на мільярди дрібних моторів, що працюють одночасно. Разом вони можуть дати не менше, а іноді й більше високоенергетичних частинок, ніж один надмасивний центр.
Як астрономи відстежили нейтрино до галактики-примари
Початок історії — на Південному полюсі, де працює обсерваторія IceCube. Вона зафіксувала подію високоенергетичного нейтрино під назвою IC 210922A. Це як побачити один-єдиний слід кулі й спробувати зрозуміти, звідки вона прилетіла.
Міжнародна команда з MITOS Science Co., LTD., Національного центрального університету, університетів Тохоку та Фукуї, а також Національної астрономічної обсерваторії Японії провела подальші спостереження за допомогою радіоінтерферометра ALMA та інших телескопів. Вони вийшли на надзвичайно яскраву, але дуже далеку галактику JCMT0402−0424, розташовану приблизно за 11 мільярдів світлових років від Землі.
Галактика виявилася настільки запиленою, що у видимому світлі її майже не видно — пил поглинає промені, немов щільна завіса. Зате на субміліметрових хвилях, які реєструє ALMA, Shadow Blaster буквально «спалахує» яскравістю. Саме за цю прихованість і потужне випромінювання вона й отримала своє прізвисько.
Гравітаційне лінзування: природний космічний телескоп
Щоб зазирнути в саме серце Shadow Blaster, астрономам допоміг ще один космічний трюк — гравітаційне лінзування. Між нами та цією галактикою випадково опинилася інша, ближча галактика. Її гравітація викривляє простір і згинає радіохвилі від далекого об’єкта, працюючи як гігантська лінза.
У результаті ALMA побачила не одну, а чотири спотворені копії Shadow Blaster. Це як дивитися на свічку крізь криву пляшку: зображення множаться й розтягуються, але стають яскравішими. Такий «природний телескоп» дозволив роздивитися структуру далекої галактики набагато детальніше, ніж це було б можливо без лінзування.
Радіоспостереження не виявили жодних ознак активного ядра з надмасивною чорною дірою — не було характерного потужного випромінювання, яке зазвичай видає такі об’єкти. Натомість усе вказувало на те, що газ і пил нагріваються переважно завдяки інтенсивному народженню зірок.
У центрі Shadow Blaster вчені знайшли щільне «компактне ядро» — область діаметром близько 1500 світлових років, заповнену величезною кількістю газу й пилу. Саме такий екстремальний «котел» може стати ідеальним майданчиком для народження високоенергетичних нейтрино.
Що це змінює в історії про походження космічних нейтрино
До цього часу більшість відомих галактик-джерел нейтрино були пов’язані з надмасивними чорними дірами. Shadow Blaster показує, що є ще один потужний клас джерел — компактні, запилені зоряні «спалахи», де зірки народжуються з неймовірною швидкістю.
Аналіз команди свідчить, що такі галактики можуть давати до 20% усіх високоенергетичних нейтрино, які ми спостерігаємо у Всесвіті. Тобто кожне п’яте таке нейтрино може прилітати не від чорної діри, а від «перегрітої» фабрики зірок, схованої за пиловою завісою.
Якщо подальші дослідження підтвердять ці висновки, астрономам доведеться серйозно переглянути баланс джерел космічних нейтрино. Картина стане складнішою: замість кількох «маяків» у вигляді чорних дір з’явиться ціла популяція прихованих, але дуже активних галактик-спалахів.
Цікаві факти
Подія IC 210922A була виявлена детектором IceCube, який шукає спалахи світла в антарктичному льоді, спричинені рідкісними взаємодіями нейтрино.
Через гравітаційне лінзування Shadow Blaster на зображеннях ALMA виглядає як чотири спотворені копії однієї й тієї ж галактики.
Дослідження пов’язує високоенергетичні нейтрино з епохою «полудня Всесвіту» — часом, коли галактики формували зірки особливо інтенсивно.
FAQ
Це вже доведено, що зоряні спалахи виробляють нейтрино, чи це лише гіпотеза?
Спостереження Shadow Blaster дають сильні свідчення на користь того, що компактні зоряні спалахи можуть бути джерелами високоенергетичних нейтрино. Однак дослідники наголошують: потрібні додаткові приклади подібних галактик і нові спостереження, щоб остаточно підтвердити цю картину.
Чому вчені спочатку були впевнені, що там чорна діра?
Надзвичайна яскравість далекої галактики й зв’язок з потужною подією нейтрино зазвичай вказують на активне ядро з надмасивною чорною дірою. Такі об’єкти добре відомі як джерела високоенергетичних частинок, тому саме їх логічно було шукати першими.
Чи можна побачити Shadow Blaster у звичайний телескоп?
Ні, у видимому світлі галактика майже повністю схована за товстим шаром космічного пилу. Для її вивчення потрібні радіо- та субміліметрові телескопи на кшталт ALMA, які «бачать» крізь пил, а також ефект гравітаційного лінзування, що підсилює сигнал.
Чи є подібні галактики в нашому Всесвіті поруч із Чумацьким Шляхом?
Дослідження зосереджене на дуже далекій галактиці, яка жила в епоху, коли Всесвіт був значно молодшим. Однак воно натякає, що подібні запилені зоряні спалахи могли бути досить поширеними. Чи існують їхні «молодші родичі» ближче до нас, мають показати майбутні огляди неба.
Виявляється, щоб створювати одні з найзагадковіших частинок у Всесвіті, не обов’язково мати чорну діру в центрі — достатньо галактики, яка шалено народжує зірки й ховається за пиловою завісою. Shadow Blaster нагадує, що космос не зводиться до кількох простих сценаріїв: за кожною «тінню» може ховатися новий тип джерела енергії, про який ми ще навіть не здогадувалися.
Галактика без чорної діри виявилася «фабрикою» нейтрино з’явилася спочатку на Цікавості.
