Происхождение высокоэнергетических космических нейтрино, наблюдаемых при помощи обсерватории IceCube Neutrino Observatory, детекторы которой расположены в толще антарктических льдов, представляет собой большую загадку для физиков и астрономов. Новая модель может помочь объяснить неожиданно мощный поток таких нейтрино в определенном интервале энергий, зафиксированный недавно совместно с гамма-излучением. Эта модель, описанная в новой научной работе, указывает на сверхмассивные черные дыры, расположенные в центрах активных галактик, как на возможные источники этих таинственных нейтрино.

«Нейтрино представляют собой субатомные частицы, настолько крохотные, что их масса близка к нулю, и они редко взаимодействуют с другой материей, — рассказал Кота Мурасэ (Kohta Murase), ассистент-профессор физики, астрономии и астрофизики Университета штата Пенсильвания, США, и сотрудник Центра многоканальной астрофизики Института гравитации и космоса, возглавлявший данное исследование. – Высокоэнергетические космические нейтрино формируются в природных «ускорителях частиц», таких как нейтронные звезды и черные дыры. Они сопровождаются высокоэнергетическим гамма-излучением и даже иногда гравитационными волнами».

Однако недавно космическая гамма-обсерватория Fermi («Ферми») зарегистрировала неожиданной интенсивный поток нейтрино, имеющих среднюю для гамма-диапазона энергию (менее 100 тераэлектронвольт), на фоне относительно слабого потока гамма-лучей, соответствующего этому потоку нейтрино. Для объяснения этих наблюдений в своей работе Мурасэ с коллегами предлагает модель, согласно которой эти нейтрино излучаются в короне сверхмассивной черной дыры, представляющей собой зону с высокой излучательной способностью, формирующуюся над аккреционным диском черной дыры. Излучаемое короной гамма-излучение очень высокой энергии поглощается и переизлучается с более низкой энергией окружающим черную дыру материалом, после чего достигает Земли как поток нейтрино с энергией менее 100 ТэВ, в то время как слабо поглощаемые нейтрино свободно проходят сквозь зону поглощения и достигают нашей планеты в составе очень плотного потока, пояснили авторы.