Астрономы искали источник высокоэнергетического нейтрино и ожидали увидеть привычного подозреваемого — сверхмассивную черную дыру.

Но наблюдения показали другую картину. Далекая пыльная галактика, получившая прозвище Shadow Blaster, может производить такие частицы не за счет черной дыры, а за счет экстремального рождения звезд.

Это важная подсказка для космологии: часть самых загадочных нейтрино во Вселенной может приходить не из активных ядер галактик, а из скрытых пыльных звездных фабрик.

Нейтрино почти невозможно поймать

Нейтрино часто называют “призрачными частицами”. Они почти не взаимодействуют с веществом и могут пролетать сквозь планеты, звезды и галактики.

Именно поэтому их так трудно изучать. Если детектор фиксирует высокоэнергетическое нейтрино, ученым нужно понять, где именно оно родилось.

Один из таких сигналов — IC 210922A — был зарегистрирован обсерваторией IceCube на Южном полюсе. После этого астрономы начали искать источник в космосе.

По направлению сигнала они вышли на очень яркую и далекую галактику JCMT0402−0424. Она находится примерно в 11 млрд световых лет от Земли и сильно скрыта пылью.

За это ее прозвали Shadow Blaster.

Ожидали черную дыру, но признаки не совпали

Обычно мощные космические нейтрино связывают с экстремальными объектами: сверхмассивными черными дырами, активными ядрами галактик, джетами и чудовищными ускорителями частиц.

Поэтому первая логика была простой: если галактика такая яркая, возможно, в ее центре работает сверхмассивная черная дыра.

Но наблюдения ALMA показали другое. Ученые не нашли признаков мощного активного ядра, которое должно было бы выдавать себя характерным излучением.

Зато они увидели сильнейшее звездообразование. Газ и пыль в галактике нагреты так, будто энергию дает не черная дыра, а огромное количество молодых звезд.

Природная линза помогла заглянуть внутрь

Ученым повезло с геометрией. Между Shadow Blaster и Землей находится другая галактика. Ее гравитация искривляет и усиливает свет далекого объекта.

Это называется гравитационным линзированием. По сути, Вселенная сама дала астрономам природный телескоп.

Благодаря этому ALMA смогла рассмотреть далекую галактику подробнее. Линза показала несколько искаженных изображений Shadow Blaster и помогла выделить компактное центральное ядро.

В этом ядре газ и пыль сжаты в области размером около 1500 световых лет. Для галактических масштабов это очень компактная и плотная зона.

Именно такая среда может быть способна производить высокоэнергетические нейтрино.

Пыльные галактики могли прятать часть ответа

Если вывод подтвердится, он расширит список источников нейтрино.

До сих пор главными кандидатами считались активные черные дыры. Но их может быть недостаточно, чтобы объяснить все высокоэнергетические нейтрино, которые фиксируют детекторы.

Пыльные звездообразующие галактики трудно наблюдать в видимом свете. Они скрыты собственным газом и пылью. Но в субмиллиметровом диапазоне, где работает ALMA, такие объекты становятся заметнее.

Получается, часть нейтринной Вселенной могла быть спрятана не потому, что источники редкие, а потому что мы плохо видим их в обычном свете.

Это не закрывает загадку, но меняет круг подозреваемых

Исследователи не говорят, что все загадочные нейтрино рождаются в пыльных галактиках.

Но Shadow Blaster показывает: черная дыра не всегда обязательна. Иногда экстремальная фабрика звезд может быть достаточно мощной, чтобы производить частицы, которые потом пересекают миллиарды световых лет и попадают в земные детекторы.

Для астрономии это красивая смена сюжета. Ученые пришли за черной дырой, а нашли галактику, где сами звезды могут работать как космический ускоритель.