Вместо черной дыры: телескоп ALMA нашел фабрику нейтрино в галактике со вспышкой звездообразования

Концептуальное изображение исследования. На фоне показана история Вселенной от Большого взрыва до наших дней. ALMA зафиксировала галактику со вспышкой звездообразования «Теневой Бластер» в том же направлении, что и событие с высокоэнергетическим нейтрино IC 210922A. Фактические радионаблюдения ALMA показаны на врезке. Из-за гравитационного линзирования ALMA видит четыре искаженных изображения «Теневого Бластера», который был идентифицирован как источник нейтрино (обозначены греческой буквой ню). Художественная концепция истинного облика «Теневого Бластера» показана в круге. Credit: MITOS

Астрономы, использующие радиотелескоп ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), отследили источник мощной нейтринной вспышки с помощью удивительного космического явления, которое выступило в роли естественного телескопа. Результаты наблюдений бросили вызов ожиданиям ученых.

Изначально исследователи подозревали, что за необычайно яркой далекой галактикой, связанной с нейтринным сигналом, стоит сверхмассивная черная дыра. Однако наблюдения показали, что энергия галактики обусловлена интенсивным звездообразованием. Это открытие дает важные доказательства, которые могут помочь объяснить происхождение многих загадочных высокоэнергетических нейтрино во Вселенной.

Нейтрино — одни из самых неуловимых частиц, известных науке. Огромное их количество проходит через космос и даже сквозь Землю, почти не взаимодействуя с материей. Хотя астрономы выявили несколько галактик, способных производить нейтрино, этих известных источников недостаточно, чтобы объяснить большое количество обнаруженных высокоэнергетических нейтрино.

Чтобы выяснить происхождение одной такой частицы, международная команда исследователей провела дополнительные наблюдения с помощью ALMA и нескольких других телескопов. Их целью было событие с высокоэнергетическим нейтрино IC 210922A, зафиксированное нейтринной обсерваторией IceCube на Южном полюсе. Поиски привели их к исключительно яркой галактике JCMT0402−0424, расположенной примерно в 11 миллиардах световых лет от Земли.

Ранее идентифицированные нейтринные галактики, как правило, были активны благодаря сверхмассивным черным дырам. Однако, когда исследователи изучили JCMT0402−0424, они не нашли признаков энергичных выбросов, обычно связанных с такой черной дырой. Галактика сильно скрыта пылью, что затрудняет ее наблюдение в видимом свете. Однако в субмиллиметровом диапазоне она сияет чрезвычайно ярко. Из-за своей скрытой природы и экстремальной яркости на этих длинах волн команда дала ей прозвище «Теневой Бластер».

Астрономы смогли заглянуть глубоко внутрь «Теневого Бластера» благодаря удачному расположению другой галактики между ней и Землей. Гравитация передней галактики искривила и усилила радиоволны, идущие от «Теневого Бластера», фактически создав естественный телескоп. Этот эффект гравитационного линзирования создал более яркие и увеличенные изображения, позволив ALMA изучить далекую галактику в гораздо больших деталях.

Радионаблюдения снова не показали признаков мощной черной дыры. Вместо этого данные указали на другой источник энергии. Газ и пыль по всей галактике, по-видимому, нагреваются в основном за счет бурного звездообразования. Исследователи также идентифицировали плотное «компактное ядро» в центре «Теневого Бластера». Большие количества газа и пыли сконцентрированы в области диаметром всего около 1500 световых лет. Такая экстремальная среда способна генерировать нейтрино.

Результаты показывают, что галактики с интенсивным звездообразованием могут быть важным и ранее недооцененным источником высокоэнергетических нейтрино. По оценкам команды, компактные, богатые пылью галактики со вспышками звездообразования, в которых происходит быстрое рождение звезд, могут вносить значительный вклад в общий фон высокоэнергетических нейтрино. Их анализ показывает, что на долю таких галактик может приходиться до 20% от общего числа высокоэнергетических нейтрино, наблюдаемых во Вселенной.

Если это подтвердится будущими исследованиями, открытие может существенно изменить представления ученых о том, как производятся одни из самых неуловимых частиц Вселенной.

Источники: sciencedaily.com

Материалы предоставлены National Institutes of Natural Sciences.

Yuji Urata, Kuiyun Huang, Bunyo Hatsukade, Mansi Kasliwal, Shigeo S. Kimura, Yuichi Matsuda, Yusuke Miyamoto, Hiroshi Nagai, Kouichiro Nakanishi, Robert Stein. Compact dusty starbursts at cosmic noon linked to high-energy neutrinos. Nature Astronomy, 2026; DOI: 10.1038/s41550-026-02884-9