IceCube望远镜揭示：所有高能宇宙中微子都被类星体所生

位于南极洲Amundsen-Scott南极站的IceCube实验室，上面有星迹。

俄罗斯科学院PN列别捷夫物理研究所（LPI RAS），莫斯科物理技术研究所（MIPT）和RAS核研究所（INR RAS）的科学家研究了带有能量的天体中微子的到达方向。超过一万亿电子伏特（TeV），并得出了一个意外的结论：它们都出生在遥远的活跃星系强大无线电源中心的黑洞附近。以前，假定仅在此类来源中获得具有最高能量的中微子。

人们认为，在我们的宇宙中，活跃的星系中心存在巨大的黑洞。它们是这些物体的心脏，具有数亿个太阳的光度。活跃的星系，它们也是“简单的”类星体，可以通过光学和射电望远镜从地球上清晰地看到。

早些时候，俄罗斯科学家亚历山大·普拉文，谢尔盖·特洛伊斯基和谢尔盖·科瓦列夫（父亲和儿子，都是尤里）发现了最高能量（超过200万亿电子伏特，即TeV）的中微子的起源与射电类星体之间存在联系。这是非常令人惊讶的，因为1990年代的理论论文表明，天体中微子只会在能量高于1000 TeV的情况下诞生。

光电倍增管和其他电子设备放置在可以承受一个半公里的水压的透明球内。这是望远镜的一部分，它收集并传输有关微弱闪光的信息，该信息伴随着水中的中微子的相互作用通过电缆到达海岸。

中微子是微小的基本粒子，质量几乎不超过零，但是它们可以穿越宇宙而不会与物质发生相互作用，并且不会发生任何延迟。每秒有数百万个中微子通过地球上的每个人，这是完全没有被注意到的。为了记录中微子，国际科学家合作在南极建造了一个特殊的冰望远镜：切伦科夫IceCube探测器的体积为1立方公里。在俄罗斯，INR RAS和JINR现在正在贝加尔湖完成贝加尔湖GVD水望远镜的建设，其体积已经达到0.4立方公里。现在，该设施正在运行的部分正在进行数据采集。这些装置研究不同半球的天空：北方和南方。

在分析了IceCube望远镜7年来收集的数据之后，科学家们最初选择分析200 TeV以上的范围来研究这些中微子来自哪个方向。事实证明，它们中的很大一部分是在类星体中出生的，通过射电望远镜可以看出它们的高亮度。更确切地说，中微子诞生在类星体中心的某个地方。有大量的黑洞进入吸积盘，并且非常快地喷射出非常热的气体。此外，这些类星体中强大的无线电发射脉冲与冰立方望远镜对中微子的配准之间存在联系。由于中微子以光速在宇宙中传播，因此与中微子同时出现的是耀斑。

内置于南极洲的Ice Cube望远镜。

现在，俄罗斯科学家在发表在天体物理学杂志上的新文章中指出，数十个TeV中的能量中微子也是由类星体发出的。结果，事实证明，所有-几乎所有-高能天体物理中微子都诞生在类星体中。请注意，除了它们之外，在宇宙射线与物质相互作用的过程中，地球大气中甚至在冰立方探测器本身中都产生了中微子。

“这令人惊奇，因为产生能量相差100-1000的中微子需要不同的物理条件。前面讨论过的活跃银河核中的中微子产生机制仅在高能量下起作用。我们提出了一种在类星体中产生中微子的新机制，该机制解释了所获得的结果。INR RAS的首席研究员，俄罗斯科学院谢尔盖·特洛伊茨基（Sergey Troitsky）的对应成员说。LPI和MIPT的发现的合著者，俄罗斯科学院的相应成员Yuri Kovalev在OTR的“汉堡帐户”计划中解释了结果。

位置越暗，中微子在给定方向上从中微子出现的可能性就越大。类星体以绿色圆圈显示。可以看到类星体主要集中在黑暗地区。

2020年9月，由俄罗斯科学院核研究所领导的财团获得了教育和科学部的三年资助，每年拨款1亿卢布，主题是“粒子的中微子和天体物理学” 。七个组织联合在一起：INR RAS，JINR，LPI，MIPT，SAO RAS，SAI MSU，伊尔库茨克州立大学。大约100名科学家将致力于解决中微子起源问题，并研究其性质。该项目还包括旨在理解高能天体中微子性质的其他研究，包括在INR RAS（北高加索）的Baksan中微子天文台的Carpet-3装置中寻找相同能量范围的光子。

中微子和射电类星体之间的联系引起了世界的极大兴趣。俄罗斯科学家与地中海ANTARES中微子实验的联合工作开始了。欧美科学家最近发表的一篇文章独立证实了使用美国和芬兰的射电望远镜数据发现俄罗斯团队的发现。现在，世界上最大的射电望远镜和天线阵列可以追踪天体中微子到达的新事件。

2021年，俄罗斯科学家将从贝加尔湖GVD望远镜收集第一批数据，并将其与RATAN-600和世界射电望远镜网络的数据一起进行分析，这将使他们能够详细检查类星体的中心。许多有趣的事情在等待着我们。

信用：A. V. Plavin，Y。Y. Kovalev，Yu撰写的“ TeV与PeV天体中微子与放射性Blazar的TeV定向协会”。A.Kovalev和S.V.Troitsky，2021年2月19日，《天体物理学杂志》。
10.3847 / 1538-4357 / abceb8