Небольшие галактики ранней Вселенной, обнаруженные космическим телескопом «Джеймс Уэбб» (JWST), могут быть одним из источников нейтрино высоких энергий, которые регистрируются на Земле. К такому выводу пришла международная группа ученых, информацию о работе которой приводит Universe Today. Речь идет об объектах, получивших название «маленькие красные точки» и существовавших спустя примерно 0,6–1,6 млрд лет после Большого взрыва.
Читайте: Россиянам готовят новые запреты: что изменится уже в ближайшее время
После начала работы JWST обнаружил в ранней Вселенной множество небольших красных объектов с высоким красным смещением. Исследователи предположили, что в центрах некоторых из этих галактик находились растущие сверхмассивные черные дыры, поэтому их можно рассматривать как ранние квазары. Согласно одной из гипотез, черные дыры были окружены плотными газовыми оболочками и могли образоваться непосредственно после коллапса массивных газовых облаков.
Новую работу возглавил аспирант Центра гравитационной физики и квантовой информации при Институте теоретической физики Юкавы Рику Кузе. В исследовании участвовали специалисты Центра мультимессенджерной астрофизики Университета Пенсильвании, Исследовательского института междисциплинарных наук Университета Тохоку и Института астрономии и астрофизики Кавли Пекинского университета. Ученые рассматривают возможность того, что окружение ранних сверхмассивных черных дыр создавало условия для образования высокоэнергетических нейтрино.
Нейтрино представляют собой электрически нейтральные элементарные частицы, которые могут возникать при столкновениях высокоэнергетических протонов с фотонами или веществом. Даже появившись внутри плотной газовой оболочки, они способны покинуть область своего образования. Если предложенная исследователями модель верна, часть фиксируемых сегодня на Земле нейтрино могла преодолеть около 13 млрд световых лет от галактик ранней Вселенной.
Происхождение фонового потока высокоэнергетических нейтрино, поступающих с разных направлений небесной сферы, пока остается неустановленным. Источники таких частиц обычно должны одновременно производить гамма-лучи, однако соответствующий фоновый поток гамма-излучения не демонстрирует чрезмерной интенсивности. Это позволяет рассматривать объекты, внутри которых гамма-излучение подавляется и не может свободно выходить наружу.
В качестве таких источников ученые предложили рассмотреть «маленькие красные точки». При построении гипотезы учитывались их наблюдаемая плотность и светимость, а также отсутствие значительного излучения, связанного с джетами — струями плазмы, которые могут сопровождать активность сверхмассивных черных дыр. Плотные газовые оболочки вокруг центральных объектов способны препятствовать выходу гамма-лучей, тогда как нейтрино могут покидать эту среду.
Для проверки модели исследователи рассчитали возможный вклад ранних галактик в общий нейтринный фон с учетом их количества и светимости. Численное моделирование охватывало ускорение частиц, появление вторичных частиц и процессы их охлаждения. Расчеты показали, что при наличии условий для ускорения частиц в скрытой плотной среде такие объекты способны генерировать высокоэнергетические нейтрино и одновременно подавлять сопутствующее гамма-излучение.
Полученные результаты допускают, что «маленькие красные точки» могут обеспечивать часть потока нейтрино высоких энергий, который фиксируют земные детекторы. По словам Рику Кузе, большое количество фотонов и плотного газа в окрестностях центральных черных дыр создает условия для эффективных столкновений частиц. Далее ученые намерены оценить соотношение различных «ароматов» нейтрино и исследовать условия, при которых джеты могут оставаться скрытыми внутри газовых оболочек.
Читайте также:
- Сентябрь все изменит: что ждет россиян уже с 1 числа
- В платежках за ЖКХ появятся новые начисления: что уже изменилось для россиян
- Пенсии в России резко вырастут с августа: кто получит прибавку уже летом
