天辰平台注册开户撞击南极洲的幽灵粒子追踪到被黑洞撕碎的恒星

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2019年10月1日,地球被一颗几乎以光速运动的看不见的高能宇宙子弹击中。每秒钟都有数万亿颗这种星系间的子弹穿过我们的身体,我们甚至都不知道,所以不用太担心这个星球——但这颗特殊的子弹很特别。在世界的底部,这个幽灵般的粒子在与一个冰分子碰撞后终结了。幸运的是,它是在嵌入南极下面的一个极其灵敏的探测器旁边完成的。

这一发现引发了对天体枪手的星系间搜寻。那颗子弹是怎么发射的?

在周一发表在《自然天文学》(Nature Astronomy)杂志上的一项新研究中,天辰平台注册开户科学家详细描述了南极洲冰立方中微子观测站(IceCube neutrino Observatory)探测到的一种亚原子粒子——即中微子。利用来自加州帕洛马天文台兹威基瞬态装置的数据,研究人员能够追溯亚原子子弹的起源,追溯到大约7亿年前的一个极端事件:一颗恒星被黑洞撕裂时的灾难性毁灭。

这是第一次将这种现象与中微子探测联系起来。

中微子经常被描述为“鬼粒子”,因为它们不带电荷,质量很小。就像光一样,它们从目的地以直线传播。其他带电粒子受磁场的支配,但中微子却可以毫无障碍地在宇宙中穿行。我们知道它们从太阳核心大量涌出,而在地球上,我们可以通过核反应堆和粒子加速器来制造它们。

2019年4月,兹威基望远镜探测到约7亿光年之外的一个黑洞周围有一道明亮的光芒。当一颗恒星过于靠近黑洞时,就会产生这种光晕。黑洞的质量大约是太阳的3000万倍。黑洞巨大的引力将恒星拉伸,最终被极端的力量撕裂成意大利面状。这被称为“潮汐破坏事件”,简称TDE。

这颗恒星剧烈的终结对天文学家来说是一个辉煌的开始。他们能够将TDE与冰立方探测到的中微子联系起来。研究人员推测,TDE将大约一半的破碎恒星抛入太空,而其余的则在黑洞周围形成一个巨大的“吸积盘”,由灼热、明亮的尘埃、气体和碎片组成。圆盘上黑洞周围的狂野能量导致大量物质喷射出系统。这些喷射流可以持续数百天,可以解释从观测TDE到在冰立方探测到中微子之间的微小时间差。

天体物理学家认为,这表明存在一种“中央引擎”,天辰平台注册开户它像自然粒子加速器一样运行,可以产生高能中微子,其中一些可能会与地球相撞。

德国电子同步加速器(DESY)的理论天体物理学家沃尔特·温特(Walter Winter)说:“中微子出现的时间相对较晚,是在恒星盛宴开始半年之后。”“我们的模型很自然地解释了这种时机。”

温特和合著者塞西莉亚·卢纳迪尼周一在同一期《自然天文学》上发表了他们的模型。

艺术家绘制的超大质量黑洞周围的吸积盘。

这是超大质量黑洞周围的吸积盘。喷射流从中心黑洞流出。黑洞顶部的光实际上来自黑洞的另一边——黑洞扭曲时空,所以它看起来好像被光环绕着。

DESY,科学传播实验室

对希望以新的方式了解宇宙的天文学家来说,发现TDE释放出的中微子是一个突破。此前,科学家们只有一次能够追踪到中微子的源头。冰立方也发现了这一点。2017年,该天文台的研究人员发现了一种中微子的迹象,并提醒天文学家注意这一现象。望远镜能够追踪到中微子的来源,追溯到一个遥远的星系,那里有一个“blazar”——一个巨大的黑洞,被一个吸积盘包围,喷射机直接对准观测者。

这两项探测都表明,黑洞是星系间的枪手,从深空发射幽灵粒子穿越宇宙。这可以帮助天文学家了解黑洞附近发生的过程,甚至可以开始解决自20世纪60年代以来困扰天体物理学的一个谜题:有时会撞击地球大气层的超高能量宇宙射线来自哪里?

自从兹威基瞬变装置开始观测天空以来,研究人员已经探测到大量的TDE,未来更灵敏的望远镜可能能够进一步将这些高能粒子与该事件联系起来。冰立方对于提高我们的理解也至关重要。该观测站将在2022年和2023年南极季节进行升级,尽管有大流行,这将使探测到的中微子数量增加10倍。

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