Ледяной куб
Одним из таких инструментов является крупнейшая в мире нейтринная обсерватория IceCube, построенная на антарктической станции Амундсен-Скотт. Ее оптические детекторы (фотоумножители), расположенные в толще льда, нанизаны на стержни, которые уходят на глубину до 2,5 километра. IceCube имеет 5160 фотоумножителей, которые регистрируют черенковское излучение, возникающее при прохождении мюонов через лед снизу вверх. Эти мюоны образуются при столкновении нейтрино, приходящих с другой стороны Земли, с электронами и ядрами атомов льда. Детекторы разработаны таким образом, чтобы они не «видели» нейтрино, которые образуются в атмосфере над Антарктидой и, таким образом, создают нежелательный «шум».
IceCube обладает системой предупреждения в реальном времени, которая позволяет незамедлительно рассылать астрономам по всему миру оповещения о регистрации частиц-кандидатов и направлении, в котором они прилетели. Программа начала работать в 2016 году, и с тех пор было сделано около 10 оповещений.
22 сентября 2017 года ученые зафиксировали мюонную дорожку, созданную нейтрино IceCube-170922A, чья энергия была оценена в 290 тераэлектронвольт (ТэВ). Космическая гамма-обсерватория Fermi Gamma-ray Space Telescope и комплекс наземных телескопов MAGIC установили направление, в котором пришла частица. Оказалось, что нейтрино прилетел из точки, примерно совпадающей с расположением блазара TXS 0506+056, удаленного от Земли на четыре миллиарда световых лет. Другой нейтринный телескоп — ANTARES — не обнаружил нейтрино, которые могли быть связаны с TXS 0506+056, однако это объясняется тем, что его чувствительность для данного направления ниже, чем у IceCube.
Всеми силами
Как пишут ученые, земное происхождение 170922A все же нельзя исключить полностью, несмотря на то, что нейтрино, образующиеся при столкновении космических лучей с атмосферой, обладают энергиями преимущественно ниже 100 ТэВ.
В то же время блазар TXS 0506+056 находился на пике своей активности. Он относится к типу лацертидов, для которых типичны быстрые (за несколько дней) и значительные изменения в яркости в очень широком диапазоне спектра. Космический гамма-телескоп AGILE подтвердил, что с 10 по 23 сентября 2017 года наблюдался высокий уровень эмиссии гамма-лучей, чья энергия превышала 0,1 гигаэлектронвольт (ГэВ). Кроме того, за объектом наблюдали также черенковские телескопы MAGIC на острове Ла-Пальма, H.E.S.S. в Намибии и VERITAS в США, которые подтвердили вспышку гамма-излучения. Многие другие телескопы наблюдали повышение активности блазара в радиодиапазоне, оптических и рентгеновских лучах.
В целом, ученые получили результаты с уровнем статистической значимости в три сигма, что указывает на существование связи между высокоэнергетическим нейтрино и вспышкой блазара. По словам исследователей, это является значительным достижением для многоканальной астрономии (англ. multimessenger astronomy), которая основана на скоординированных наблюдениях астрономических объектов с помощью различных инструментов по всему миру.