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从黑洞到南极:第一个来自潮汐破坏事件的中微子

中微子是构成这个世界的基础粒子之一,数量远远超过各种原子,但是它鲜少和其它物质发生互动。天文学家对来自宇宙、造访地球的高能中微子特别感兴趣,因为它们携带的能量比地球上最强的粒子对撞机所能产生的粒子还要高出千倍以上,但是很难被侦测到。

从黑洞到南极:第一个来自潮汐破坏事件的中微子超大质量黑洞撕裂恒星并将其“拉成了意大利面”,部分残骸形成发光的吸积盘,其余部分被抛回周围空间,同时有高能粒子以垂直方向喷出吸积盘。(DESY, Science Communication Lab)2月22日发表于《自然·天文学》(Nature Astronomy)期刊的一份研究,第一次发现一个高能中微子信号和遥远星系的潮汐破坏事件之间的关联。研究作者之一斯坦(Robert Stein)说:“这是现今探测到的第一个与潮汐破坏事件(TDE)相关的中微子,这是很有价值的证据。”抵达地球的中微子射线大部分来自太阳,但是,偶尔中微子探测器会发现来自遥远宇宙的中微子。这份研究揭示,位于南极的冰立方微中子观测站(IceCube Neutrino Observatory)在2019年10月1日探测到的一个高能中微子IC191001A,应该是来自距离地球近七亿光年外,一个黑洞撕裂恒星时发出的粒子。从黑洞到南极:第一个来自潮汐破坏事件的中微子恒星被黑洞“拉成意大利面”天文学家所说的潮汐破坏事件指的是,当一个较小的天体路过质量比它大得多的天体的时候,受到巨大引力的牵引被拉伸、甚至被撕碎、摧毁的事件。最常见的是,一颗恒星太靠近黑洞而被撕裂的情形。斯坦说:“当一颗恒星太靠近黑洞的时候,恒星的一端受到的引力超过另一端,从而出现被拉长的效果。随着恒星的继续靠近,这种拉伸效果越来越极端,最终导致恒星被撕裂,就发生了潮汐破坏事件。”“这个过程和地球上海洋潮汐的道理一样(受到月球的牵引而发生),但对我们来说幸运的是,月球的引力不足以拉长或撕裂地球。”可是靠近黑洞的恒星情况就严重得多。正如2020年10月一份研究揭示的那样,欧洲南方天文台望远镜观测到一颗恒星被黑洞“拉成了意大利面”的景象。多渠道信号观测的力度斯坦说:“天文学家还不太了解潮汐破坏事件。这次探测到的中微子,很可能是那个星系中心巨大的黑洞周围的吸积盘喷射出来的高速粒子。从现在无线电波、光波、紫外线各个波段多渠道信息分析来看,我们更加有把握的认为——潮汐破坏事件就像一个巨型粒子加速器。”斯坦提到的“多渠道信息”观测指的是,2019年4月9日,美国加州帕洛马山天文台(Palomar Observatory)侦测到来自一个潮汐破坏事件的光波信号AT2019dsg。分析显示它来自6.9亿光年之外海豚座(Delphinus)内一个无名的星系。从黑洞到南极:第一个来自潮汐破坏事件的中微子在10月南极观测站宣布发现高能中微子仅7小时之后,研究人员发现两个信号来自天空的同一方位。合作研究者马里兰大学的琴科(Bradley Cenko)说:“潮汐破坏事件极其罕见,在像我们银河系一样的星系内,大约一万~十万年才会发生一次。”“多信号渠道观测很有用,我们以前预测过高能中微子与潮汐破坏事件相关,这次是第一次发现它们之间联系的证据,这太令人激动了。”“没有潮汐破坏事件的信号,这个中微子信号就是孤立的;没有中微子信号,这个潮汐破坏事件的信号也是孤立的信息。只有把多渠道观测信号结合起来,我们才能发现这类天文事件内部更多的信息。”

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