Участники коллаборации Baikal-GVD проанализировали события, зарегистрированные Байкальским глубоководным нейтринным телескопом в период с 2018 по 2023 годы. Результатом исследований научного коллектива стало обнаружение нейтрино с расчетными энергиями выше 200 ТэВ. Статья об итогах исследования опубликована в журнале Astrophysical Journal.
Направления прилета нейтрино в Baikal-GVD и IceCube, пунктирная линия цвета маджента соответствует плоскости Галактики
Телескоп Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector) расположен в озере Байкал на расстоянии 3,6 км от берега и около 1300 м под поверхностью воды и представляет собой один из крупнейших в мире нейтринных детекторов. Эта уникальная мегасайенс-установка позволяет регистрировать потоки частиц со сверхвысокими энергиями от астрофизических источников. С ее помощью ученые смогут исследовать не только происходившие в далеком прошлом процессы с огромным выделением энергии, но и механизмы эволюции галактик, формирования сверхмассивных черных дыр и ускорения космических частиц до ультравысоких энергий. Baikal-GVD является одним из трех действующих крупномасштабных нейтринных телескопов в мире и, наряду с обсерваториями IceCube и KM3NeT, входит в Глобальную нейтринную сеть (Global Neutrino Network).
Ученые обнаружили, что средний угол отклонения зарегистрированных событий от средней линии Млечного пути, или галактического экватора, оказался существенно меньше ожидаемого от равномерного распределения, что предполагает избыток нейтрино из низких галактических широт с вероятностью 1,4 × 10-2. Сопоставив результаты анализа данных Baikal-GVD с экспериментом IceCube, специалисты обнаружили соответствия. Совместный анализ всех нейтринных событий снизил вероятность ошибки до 3,4 × 10-4.
Таким образом, поток галактических нейтрино от плоскости Млечного Пути с энергией, превышающей 200 ТэВ (тераэлектронвольт), оказался значительно больше, чем ожидалось. Этот результат противоречит существующим моделям происхождения космических лучей и требует пересмотра фундаментальных представлений об их генерации и распространении.
Происхождение космических лучей в диапазоне энергий от 1012 до 1020 электронвольт десятилетиями оставалось одной из ключевых загадок астрофизики. Как отмечают ученые, галактические нейтрино высоких энергий, вероятно, образуются вместе с фотонами при взаимодействии космических лучей с веществом и излучением. В отличие от заряженных космических лучей они не отклоняются межзвездными магнитными полями, тем самым точно указывая на место своего рождения. А по сравнению с фотонами нейтрино практически не поглощаются и не рассеиваются, благодаря чему способны достичь наблюдателя из удаленных или непрозрачных источников.
Несмотря на сложности, связанные с большим атмосферным фоном и ограниченной точностью реконструкции отдельных событий, астрономия физики высоких энергий сегодня становится ключевым инструментом в изучении космоса.