Мощный прожектор светит сквозь густой туман. Самого луча не видно, но туман начинает слабо мерцать — и выдаёт присутствие прожектора. Похожий принцип работает с нейтрино: почти неуловимые частицы рождаются, когда быстрые протоны из далёких галактик врезаются в вездесущее реликтовое излучение (слабый микроволновый фон, оставшийся после Большого взрыва).
Недавно телескоп Джеймса Уэбба заглянул в раннюю Вселенную и обнаружил там неожиданно много ярких галактических ядер. Это космические «маяки» — места, где вещество падает на сверхмассивные чёрные дыры. Авторы новой работы предположили: если эти маяки выбрасывают протоны с энергией до десяти миллиардов миллиардов электрон-вольт, то на пути к нам сквозь туман реликтового излучения должно рождаться заметное количество нейтрино. Расчёты показали характерный «горб» в потоке нейтрино при энергии около 50 ПэВ (петаэлектрон-вольт). Словно прожектор оставляет на тумане пятно определённой яркости.
Текущие данные нейтринной обсерватории IceCube (гигантского детектора во льдах Антарктиды) уже видят похожий сигнал. Правда, пока нельзя уверенно сказать, откуда он приходит. Если будущие наблюдения подтвердят этот 50-пэвный горб и покажут, что нейтрино приходят с определённых направлений, это станет прямым доказательством работы древних ускорителей частиц. Так мы сможем услышать эхо процессов, бушевавших, когда Вселенной было меньше миллиарда лет.
как её написали авторы, на английском arXiv:2604.14535
The James Webb Space Telescope (JWST) revealed a large population of active galactic nuclei (AGN) with redshifts greater than five. We show that if they emit ultrahigh-energy protons with energies up to $$\lesssim 10^{19}$$ eV, the cosmogenic neutrino production in the high-redshift CMB field yields a neutrino flux with a bump at around 50 PeV. This flux is potentially consistent with the current neutrino intensity estimate by the IceCube Neutrino Observatory within the parameter space allowed from the AGN luminosity and number density estimates by JWST. Future neutrino observations that confirm the 50-PeV bump and constrain the small-scale anisotropy will infer ultra-high energy cosmic-ray emissions in the early universe.
Нейтринная обсерватория IceCube использует кубический километр антарктического льда как детектор. Когда нейтрино сталкивается с молекулой воды, возникает слабая вспышка света, которую улавливают тысячи датчиков, вмороженных в лёд.
В романе «Контакт» Карла Сагана сигнал внеземной цивилизации был обнаружен именно благодаря нейтринным детекторам, что перекликается с идеей использования нейтрино как «посланников» из далёких уголков космоса.