Cientistas do Instituto de Física P. N. Lebedev da Academia Russa de Ciências (LPI RAS), o Instituto de Física e Tecnologia de Moscou (MIPT) e o Instituto de Pesquisa Nuclear de RAS (INR RAS) estudaram as direções de chegada de neutrinos astrofísicos com energias superiores a um trilhão de elétronvolts (TeV) e chegaram a uma conclusão inesperada:todos eles nascem perto de buracos negros no centro de poderosas fontes de rádio de galáxias ativas distantes. Anteriormente, apenas neutrinos com as energias mais altas foram considerados obtidos em fontes desta classe.

Os pesquisadores acreditam que existem buracos negros massivos nos centros de galáxias ativas em nosso universo. Eles são o coração desses objetos com uma luminosidade de centenas de milhões de sóis. Galáxias ativas que também são simplesmente quasares são claramente visíveis da Terra com telescópios ópticos e de rádio.

Mais cedo, Cientistas russos Alexander Plavin, Sergey Troitsky e os Kovalevs (pai e filho, ambos Yuri) encontraram uma conexão entre a origem dos neutrinos das mais altas energias (acima de 200 trilhões de elétronvolts, isso é, TeV) e quasares de rádio. Isso foi bastante surpreendente, porque artigos teóricos da década de 1990 indicavam que os neutrinos astrofísicos só nasceriam com energias acima de 1000 TeV.

Neutrinos são minúsculas partículas elementares com massa pouco acima de zero, mas eles podem cruzar o universo sem interagir com a matéria e sem obstrução. Milhões de neutrinos por segundo passam por cada pessoa na Terra, completamente despercebido. Para registrar neutrinos, uma colaboração internacional de cientistas construiu um telescópio de gelo especial na Antártica:o detector Cherenkov IceCube com um volume de 1 quilômetro cúbico. Na Rússia, INR RAS e JINR estão agora concluindo a construção do telescópio de água Baikal GVD no Lago Baikal, cujo volume já atingiu 0,4 quilômetro cúbico. Agora a aquisição de dados está em andamento na parte operacional da instalação, que já havia sido colocado em funcionamento. Essas instalações estudam o céu nos hemisférios norte e sul.

Depois de analisar os dados coletados ao longo de sete anos no telescópio IceCube, os cientistas inicialmente escolheram analisar uma faixa acima de 200 TeV para estudar de qual direção esses neutrinos vieram. Descobriu-se que uma parte significativa deles nasceu em quasares, identificados por radiotelescópios por seu alto brilho. Mais precisamente, os neutrinos nasceram em algum lugar nos centros dos quasares. Existem enormes buracos negros alimentando seus discos de acreção, bem como ejeções ultrarrápidas de gás muito quente. Além disso, há uma conexão entre as poderosas explosões de emissão de rádio nesses quasares e o registro de neutrinos pelo telescópio Ice Cube. Uma vez que os neutrinos viajam pelo universo à velocidade da luz, as explosões chegam até nós ao mesmo tempo que os neutrinos.

Agora em seu novo artigo publicado no Astrophysical Journal , Cientistas russos argumentam que neutrinos de energias na ordem das dezenas de TeV também são emitidos por quasares. Como resultado, Acontece que tudo - bem, quase todos - os neutrinos astrofísicos de alta energia nascem em quasares. Observação, além deles, existem neutrinos que nascem na atmosfera da Terra, e até mesmo no próprio detector de Cubo de Gelo durante a interação dos raios cósmicos com a matéria.

"É maravilhoso, já que para a produção de neutrinos com energias que diferem por um fator de 100-1000, diferentes condições físicas são necessárias. Os mecanismos de produção de neutrino em núcleos galácticos ativos discutidos anteriormente funcionaram apenas em altas energias. Propusemos um novo mecanismo para a produção de neutrinos em quasares, o que explica os resultados obtidos. Embora este seja um modelo aproximado, é necessário trabalhar nisso, para realizar simulação de computador, "afirma o pesquisador-chefe do INR RAS, membro correspondente da Academia Russa de Ciências, Sergey Troitsky. O co-autor da descoberta de LPI e MIPT, membro correspondente da Academia Russa de Ciências, Yuri Kovalev, explicou os resultados no programa Hamburg Account no OTR.

Em setembro de 2020, um consórcio liderado pelo Instituto de Pesquisa Nuclear da Academia Russa de Ciências ganhou uma bolsa de três anos do Ministério da Educação e Ciência com financiamento de 100 milhões de rublos por ano no tópico "Neutrino e Astrofísica de Partículas". Sete organizações unidas:INR RAS, JINR, LPI, MIPT, SAO RAS, SAI MSU, Irkutsk State University. Cerca de 100 cientistas trabalharão para resolver o problema da origem dos neutrinos, bem como estudar suas propriedades. O projeto também inclui outros estudos que visam compreender a natureza dos neutrinos astrofísicos de alta energia, incluindo a busca por fótons da mesma faixa de energia na instalação Carpet-3 do Observatório Baksan Neutrino, INR RAS (Norte do Cáucaso).

A conexão entre neutrinos e quasares de rádio tem despertado grande interesse no mundo. Começa o trabalho conjunto de cientistas russos com o experimento ANTARES com neutrinos no Mar Mediterrâneo. Um artigo recente de cientistas europeus e americanos confirmou de forma independente a descoberta da equipe russa usando dados de radiotelescópios nos Estados Unidos e na Finlândia. Novos eventos da chegada de neutrinos astrofísicos agora são rastreados pelos maiores radiotelescópios e antenas do mundo.

Em 2021, Cientistas russos coletarão os primeiros dados do telescópio Baikal GVD e os analisarão junto com os dados do RATAN-600 e das redes mundiais de radiotelescópios, o que lhes permitirá examinar detalhadamente os centros dos quasares. Muitas coisas interessantes nos aguardam.