Астрофизики признали, что маленькие красные точки испускают потоки нейтрино

Маленькие красные точки (SRD) — небольшие галактики в ранней Вселенной — могут составлять до 30% диффузного нейтринного фона. Такую оценку дали японские астрофизики в журнале Physical Review D.

Наш мир буквально пронизан нейтрино — труднообнаружимыми частицами. Из-за отсутствия заряда и близкой к нулевой массе их сложно зарегистрировать — чудовищные детекторы вроде IceCube делают это по косвенным признакам. Как правило, если нейтрино обнаружено в том месте, откуда оно пришло, источник можно найти, но большая его часть представляет собой размытый со всех сторон фон, происхождение которого остается неясным.

Нейтрино высоких энергий могут, например, генерироваться блазарами, испускающими гамма-излучение. Но если бы все источники нейтринного фона излучали гамма-лучи, общий гамма-фон был бы выше.

Таким образом, наиболее перспективными кандидатами на роль генераторов этих нейтрино должны стать «скрытые» объекты, из которых гамма-лучи не смогут легко вырваться. По мнению авторов нового исследования, MCT хорошо подходят на эту роль: у них почти нет признаков джетов (а черные дыры наверняка есть) — возможно, они не могут прорваться сквозь плотные газовые оболочки.

Модель, описанная в статье, выглядит следующим образом. Самолеты еще есть, но дальше «кокона» они выйти не могут. Протоны, ускоренные до субсветовых скоростей, сталкиваются с фотонами аккреционного диска и образуют нейтрино в так называемом фотопионном процессе.

«В предлагаемом нами сценарии вокруг центральной черной дыры в такой маленькой красной точке ожидается обилие фотонов и плотного газа, что позволяет таким столкновениям происходить с высокой эффективностью», — объясняет первый автор Кузе Рику.

Руководствуясь этой идеей, используя аналитические оценки, основанные на типичной светимости и пространственной плотности таких объектов, мы рассчитали, какой вклад могут внести КРТ в повсеместный нейтринный фон высоких энергий. Кроме того, были выполнены сложные численные расчеты, моделирующие ускорение частиц, рождение вторичных частиц и их охлаждение для восстановления ожидаемого спектра нейтрино.

Согласно этим оценкам, если предположить, что каждая МКТ содержит излучающую струи сверхмассивную черную дыру, они вместе могут производить до 10–30% диффузного нейтринного фона в диапазоне энергий 104–105 ГэВ.

«Хотя непосредственно наблюдать отдельные объекты сложно, мы считаем наше исследование важным, поскольку оно впервые показывает, что МСТ, учитывая их большое количество, могут объяснить часть наблюдаемых нейтрино высоких энергий», — резюмирует Кузе.

В зависимости от условий рождения нейтрино, как известно, различают три разновидности (аромата) - электронные, мюонные и тау-нейтрино. Сравнение их соотношений может подтвердить или опровергнуть гипотезу японских ученых. Но для этого нужны новые детекторы и годы наблюдений.