Первый в истории вид Млечного Пути, увиденный через "объектив" нейтрино частиц.

Данные, полученные обсерваторией в Антарктиде, позволили нам впервые увидеть галактику Млечный Путь через призму нейтринных частиц. Впервые мы видим нашу галактику "окрашенной" частицами, а не в различной длиной световых волн.
Результат, опубликованный в журнале Science, открывает перед исследователями новое окно в космос. Считается, что нейтрино образуются, в частности, в результате столкновения высокоэнергетических заряженных частиц с другим веществом.
С древности существовало предположение, что Млечный Путь, который мы видим в ночном небе, состоит из звезд, подобных нашему Солнцу, а через 100 лет мы узнали, что Млечный Путь - это галактика, одна из сотен миллиардов других.
В 1923 году американский астроном Эдвин Хаббл обнаружил в туманности Андромеды (гигантском облаке пыли и газа) пульсирующую звезду типа "переменная Цефеида". Благодаря предшествующей работе Генриетты Свон Ливитт удалось определить расстояние от Земли до Андромеды.
Это показало, что Андромеда - такая же далекая галактика, как и наша, что разрешило давние споры и полностью изменило наше представление о месте во Вселенной.
Впоследствии, по мере открытия новых астрономических окон в небе, мы увидели наш галактический дом в различных диапазонах волн - в радиоволнах, в различных инфракрасных диапазонах, в рентгеновском и гамма-излучении. Теперь мы можем увидеть нашу космическую обитель в виде частиц нейтрино, которые обладают очень малой массой и лишь очень слабо взаимодействуют с другим веществом - отсюда их прозвище "частицы-призраки".
Нейтрино испускаются в нашей галактике при столкновении космических лучей с межзвездным веществом. Однако нейтрино также испускаются звездами, такими как Солнце, некоторыми взрывающимися звездами, или сверхновыми, и, вероятно, большинством высокоэнергетических явлений, которые мы наблюдаем во Вселенной, таких как гамма-всплески и квазары. Таким образом, они могут дать нам беспрецедентное представление о высокоэнергетических процессах в нашей Галактике - представление, которое мы не можем получить, используя только свет.
Для нового прорывного способа исследования потребовался довольно странный "телескоп", который зарыт на глубине нескольких километров в ледяной шапке Антарктиды, под Южным полюсом. Нейтринная обсерватория IceCube использует гигатонны сверхпрозрачного льда, находящегося под огромным давлением, для обнаружения формы энергии, называемой черенковским излучением.
Это слабое излучение испускается заряженными частицами, которые во льду могут двигаться быстрее света. Эти частицы образуются в результате попадания в атомы льда нейтрино, возникающих при столкновениях космических лучей в Галактике.
Нейтрино могут служить уникальными трассерами взаимодействия космических лучей в глубинах Млечного Пути. Однако эти призрачные частицы образуются и при попадании космических лучей в атмосферу Земли. Поэтому исследователям, использующим данные IceCube, потребовалось найти способ отличить нейтрино "астрофизического" происхождения - из внеземных источников - от тех, которые образуются при столкновениях космических лучей в нашей атмосфере.
Анализ десятилетних данных IceCube с использованием сложных методов машинного обучения позволил получить около 60 000 нейтринных событий с энергией выше 500 гигаэлектронвольт (ГэВ). Из них только около 7% имели астрофизическое происхождение, а остальные были обусловлены "фоновым" источником нейтрино, генерируемым в атмосфере Земли.
Гипотеза о том, что все нейтринные события могут быть вызваны попаданием космических лучей в атмосферу Земли, была окончательно отвергнута на уровне статистической значимости, известном как 4,5 сигма. Другими словами, вероятность того, что наш результат окажется случайностью, составляет лишь 1 к 150 000.
Ожидается расширении эксперимента - IceCube-Gen2 будет в десять раз больше - мы получим гораздо больше нейтринных событий, и нынешняя размытая картина превратится в детальное представление о нашей галактике, которого у нас еще не было.