Багатоканальна астрономія

Багатоканальна астрономія (англ. multi-messenger astronomy) — астрономія, заснована на скоординованому спостереженні та інтерпретації сигналів, реєструємих в різних каналах, таких як електромагнітне випромінювання, гравітаційні хвилі, нейтрино та космічні промені. Вони породжуються різними астрофізичними процесами, і тому розкривають різну інформацію про їхні джерела.

Очікується, що основними багатоканальними джерелами за межами геліосфери будуть компактні подвійні пари (чорні діри та нейтронні зорі), наднові зорі, неправильні нейтронні зірки, гамма-спалахи, активні ядра галактик та релятивістські джети^[1][2][3]. У таблиці нижче наведено кілька типів подій і очікуваних каналів.

Виявлення в одному каналі та відсутність сигналу в інших також може бути інформативним^[4].

Тип події	Електромагнітний	Космічні промені	Гравітаційні хвилі	нейтрино	приклад
Сонячний спалах	так	так	-	-	SOL1942-02-28
Наднова	так	-	передбачений[5]	так	SN 1987A
Злиття нейтронних зірок	так	-	так	передбачений[6]	GW170817
Блазар	так	можливо	-	так	TXS 0506+056 (IceCube)
Активне галактичне ядро	так	можливо		так	Messier 77[7][8] (IceCube)
Подія приливного зриву	так	можливо	можливо	так	AT2019dsg[9] (IceCube) AT2019fdr[10] (IceCube)

Мережі

Система раннього попередження про наднову SNEWS^[en], створена в 1999 році в Брукхейвенській національній лабораторії та автоматизована з 2005 року, об'єднує кілька детекторів нейтрино для генерування попереджень про наднову. (Див. також нейтринну астрономія).

Мережа обсерваторій астрофізичних мультимесенджерів (AMON)^[11], створена в 2013 році^[12], є ширшим і амбітнішим проектом, спрямованим на полегшення обміну попередніми спостереженнями та заохочення пошуку «підпорогових» подій, які не помітні для будь-який окремий інструмент. Він базується в Університеті штату Пенсільванія.

Віхи

• 1940-ті: Визначено, що деякі космічні промені утворюються під час сонячних спалахів^[13].
• 1987: Наднова SN 1987A випромінювала нейтрино, які були зареєстровані в нейтринних обсерваторіях Kamiokande-II, IMB і Baksan, за кілька годин до того, як світло наднової було виявлено оптичними телескопами.
• Серпень 2017: Злиття нейтронних зір у галактиці NGC 4993 спричинило гравітаційну хвилю GW170817, яку спостерігали детектори LIGO/Virgo. Через 1,7 секунди його спостерігали як гамма-спалах GRB 170817A космічними гамма-телескопами Fermi та INTEGRAL, а його оптичний аналог SSS17a було виявлено через 11 годин в обсерваторії Лас-Кампанас, а потім космічним телескопом Габбла та Dark Energy Survey. Ультрафіолетові спостереження Swift, рентгенівські спостереження Чандра та радіоспостереження на Дуже великому масиві доповнили виявлення. Це була перша подія гравітаційної хвилі, яка спостерігалася з електромагнітним аналогом, тим самим знаменуючи значний прорив в багатоканальній астрономії^[14]. Неспостереження нейтрино було пояснено тим, що струмені були сильно відхилені від осі^[15]. У жовтні 2020 року астрономи повідомили про триваюче рентгенівське випромінювання від GW170817/GRB 170817A/SSS17a^[16].
• Вересень 2017 (оголошення — липень 2018): 22 вересня IceCube^[17] зареєстрував нейтрино надзвичайно високої енергії^[18] (близько 290 ТеВ) IceCube-170922A^[19] і надіслав сповіщення з координатами можливого джерела. Виявлення гамма-променів з енергією понад 100 МеВ на Fermi-LAT^[20] та між 100—400 ГеВ на MAGIC^[21] від блазара TXS 0506+056 (повідомлено 28 вересня та 4 жовтня відповідно) узгоджувалось за розташуванням з сигналом нейтрино^[22]. Сигнали можна пояснити тим, що протони надвисокої енергії прискорюються в струменях блазарів, утворюючи нейтральні піони (які розпадаються на гамма-промені) і заряджені піони (які розпадаються на нейтрино)^[23]. Це перший випадок, коли детектор нейтрино був використаний для визначення місцезнаходження об'єкта в космосі та ідентифікації джерела космічних променів^{[22][24][25][26][27]}.
• Жовтень 2019 (оголошення — лютий 2021): 1 жовтня на IceCube було виявлено нейтрино високої енергії, і подальші вимірювання у видимому світлі, ультрафіолетовому випромінюванні, рентгенівських променях і радіохвилях визначили подію приливного руйнування AT2019dsg як можливе джерело^[9].
• Листопад 2019 (оголошення — червень 2022): друге нейтрино високої енергії, виявлене IceCube, пов'язане з подією приливного руйнування AT2019fdr^[28].
• Червень 2023: астрономи використали новий каскадний нейтринний метод^[29], щоб вперше виявити вивільнення нейтрино з галактичної площини Чумацького Шляху, створивши першу карту Галактики на основі нейтрино^[30][31].