根源大自然的,它出自黑洞

2019-10-12 13:19栏目:奥门新萄京娱乐场
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宇宙线起源,作为百年之谜,在Science杂志选出的最重要的125个科学问题中名列前茅。

|· 本文来自“我是科学家”·|

就在前天,《科学》(Science)杂志上报道了这一领域的重大发现——南极“冰立方”(IceCube)探测器捕获到来自宇宙深处的罕见“高能信号”——极高能中微子。

《科学》杂志刚刚发布了南极“冰立方”中微子望远镜(IceCube)和其他望远镜联手发现一颗极高能中微子并定位其来源的消息。

这次的极高能中微子事件发生于2017年9月22日,它的能量约为290 TeV,远超以往的任何一次高能中微子的观测值。

这是啥情况?

很巧合的是,大约两周后,一些监测极高能光子的望远镜纷纷观测到,在这颗极高能中微子来源方向几十亿光年开外,一个超大质量黑洞导致的“耀变体”,亮度比平时增强了6倍左右。

它是哪来的?

图片 1艺术家笔下描绘的一个耀变体。耀变体中心的超大质量黑洞会在垂直于其积吸盘的方向上产生高能物质喷流。DESY / Science Communication Lab

这对天文学发展又意味着什么呢?

科学家们推测,这个“耀变体”很可能就是本次监测到的极高能中微子的源头。

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2017年9月22日,南极“冰立方”望远镜探测到了一次极高能中微子事件。
这颗中微子的来源方向上,刚好有一个正处在活跃状态的“耀变体”。它很可能就是这颗极高能中微子的源头。
这是首次确认了宇宙中高能中微子和高能宇宙线的具体来源天体。
多信使联测,观测天文学的“新常态”来了。

2017年8月,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)和费米卫星先后探测到双中子星并合事件发出的引力波和高能光子,随后全球各个波段的望远镜对事件源天体展开了一大波观测,那时我们说人类终于全面进入了多信使天文学时代。

寻找中微子源

中微子一种质量非常小的基本粒子,比电子还要轻大约两百万倍。它经常产生于各种粒子相互转化的过程中,产生后以接近光速飞行,几乎和任何物质都不发生作用。
中微子在上世纪30年代作为一种理论上存在的粒子被提出,但一开始连提出者自己都不太相信它的存在。
在上世纪中叶,人们试图解决太阳能源机制问题的过程中,逐渐明确的意识到,太阳内部核反应可以产生中微子。1970年代,两位天文学家首次通过实验确认了太阳中微子的存在。太阳成为了人们确认的首个能够发射中微子的天体。
1987年,人们在银河系的卫星星系“大麦哲伦云”(LMC)中观测到了一颗肉眼可见的超新星,这是1604年开普勒超新星以来唯一一次肉眼可见的超新星爆发事件。而就在这枚距离我们16万光年的超新星放出的光子到达地球前三个小时,分布在全球各处的几台中微子探测器不约而同的探测到一波中微子信号。超新星1987A,成为了人们确认的第二个中微子来源天体。

图片 2大麦哲伦云星系中的超新星1987A的遗迹。图片来源:哈勃空间望远镜拍摄,Noel Carboni 处理

但此后三十年,人们再也没有确认天空中哪一个具体的中微子源。直到现在。

而且这次冰立方探测到的中微子,可以说是把前两者碾压到渣都不剩。

太阳中的中微子绝大多数来源于质子-质子反应,这种反应释放出的中微子能量峰值位于大约0.3 MeV 处。而1987A超新星爆发前,日本神冈等中微子探测器捕捉到的中微子能量,则均在10 MeV 左右。TeV 和MeV 之间差了百万倍,所以冰立方这次看到的极高能中微子的能量(~290 TeV),分别相当于太阳中微子平均能量的十亿倍,和1987A 中微子平均能量的数千万倍。而发出这颗中微子的源天体TXS 0506 056,距离我们足有40多亿光年之遥。

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