Художественное изображение Млечного Пути в видимом свете, совмещенное с синим изображением в нейтрино / © IceCube Collaboration/U.S. National Science Foundation (Lily Le & Shawn Johnson)/ESO (S. Brunier)
Впервые международная группа астрономов, насчитывающая более 350 исследователей, смогла создать изображение нашей Галактики с помощью нейтрино с самыми высокими для этого типа частиц энергиями, пишет Naked science.
Наша галактика Млечный Путь — впечатляющая особенность ночного неба, которую можно увидеть невооруженным глазом в виде полосы звезд от горизонта до горизонта. И теперь нейтринной обсерватории IceCube, расположенной у американской антарктической станции Амундсен-Скотт, удалось создать изображение Галактики благодаря излучаемым ею высокоэнергетическим нейтрино.
В работе регистрировали нейтрино с такими энергиями, которые в миллионы и миллиарды раз выше, чем у нейтрино, образующихся в результате термоядерных реакций, питающих звезды. Для этого ученым потребовались 5000 датчиков, установленных внутри толщи антарктического льда, и новейшие способы анализа данных. Поскольку в Галактике постоянно взаимодействуют между собой космические лучи, различные газы и космическая пыль, это неизбежно порождает гамма-лучи и нейтрино. Так что с учетом объема зафиксированного астрономами гамма-излучения ожидалось, что и высокоэнергетических нейтрино Млечный Путь будет излучать немало.
Однако проблема заключалась в том, что, в отличие от обычных источников света — звезд и так далее, — внешние источники нейтрино, исходящие из других галактик, в норме намного «ярче» (имеют большую энергию), чем те нейтрино, чьи источники находятся внутри Млечного Пути. Чтобы решить эту проблему, авторы разработали сложную методику отсечения «лишних» источников нейтринного излучения — задействовав в том числе методы машинного обучения.
В исследовании использовали набор данных, собранный за 10 лет и включавший 60 тысяч нейтрино, которые прошли через земную атмосферу и были обнаружены датчиками обсерватории. Определив их траектории, ученые создали трехмерную карту движения нейтрино и сопоставили ее с предположительными источниками этих частиц.
Изображение Млечного Пути в видимом свете (сверху) и в нейтрино (снизу) / © IceCube Collaboration/U.S. National Science Foundation (Lily Le & Shawn Johnson)/ESO (S. Brunier)
Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Nature, наша Галактика излучает высокоэнергетических нейтрино в 10-100 раз меньше, чем излучают в среднем другие, более активные галактики. Теперь задача астрономов — найти конкретные источники нейтрино в Млечном Пути, в числе которых могут оказаться окрестности черных дыр, активно поглощающих окружающую материю.
