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    • 2019年探测到的高能中微子,来源仍神秘未知

      2019年探测到的高能中微子,来源仍神秘未知插图

      一项研究发现,原本以为来自黑洞和恒星的暴力邂逅制造出的高能中微子,需要一个新的起源剧本。

      被称为AT2019dsg的天文事件,是一颗黑洞撕裂并吃掉了路过的恒星;分析所发出的无线电波,表明事件是相当普通的,至少就黑洞撕裂恒星而言是如此。这意味着该事件的能量不足以在几个月后产生中微子,中微子只是巧合。

      西北大学的天文学家凯特·亚历山大说:”我们没有看到事件所需要的明亮的物质喷流,而是看到了一个更微弱的物质射出流。”

      恒星被黑洞吞噬并不是个一蹴而就的过程。当恒星足够接近黑洞时,它被黑洞的引力所吸引,黑洞巨大的潮汐力–其引力场的产物–首先拉伸,然后用力拉扯恒星,撕碎。

      这被称为潮汐破坏事件(TDE)。它释放出耀眼的光芒,当来自解体恒星的一半碎片在黑洞周围旋转成一个圆盘,产生巨大的热量和光线,然后被无情地拉进事件视界。另一半碎片则被甩入太空。

      2019年4月9日首次探测到的AT2019dsg就是这样一个事件,它来自7.5亿光年外的一个星系。X射线和无线电观测证实了一个质量为太阳3000万倍的超大质量黑洞正在进行TDE。近6个月后,2019年10月1日,南极洲的冰立方中微子探测器检测到了名为IC191001A的中微子事件,其能量水平超过200太电子伏特,令人惊叹。

      中微子被称为 “幽灵粒子”,因为它们的质量几乎为零,它们以接近光速的速度飞行,而且它们不会与正常物质相互作用;对于中微子来说,宇宙是无遮无拦的。当然它们偶尔也会发生相互作用,这就是冰立方的工作原理。当一个中微子与南极的冰层相互作用时,可以产生一道闪光。由于探测器在冰层下的隧道深处,这些闪光就会变得显眼。

      根据光传播的方式以及亮度等特征,科学家们可以计算出中微子的能量水平,以及它的来源。IC191001A来自AT2019dsg的方向,如此接近,以至于科学家计算出中微子和TDE不相关的可能性只有0.2%。

      但小概率事件也会发生。

      “如果这个中微子以某种方式来自AT2019dsg,这就提出了一个问题。为什么我们没有在这个距离或更近的地方发现与超新星有关的中微子?”哈佛大学天体物理中心和史密森尼中心的天文学家Yvette Cendes说,”它们更常见,具有相同的能量形式。”

      由Cendes领导的研究小组利用智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列,以无线电波长对AT2019dsg进行了超过500天的观测。他们发现,TDE在无线电波长中持续变亮了大约200天,在这时它达到了顶峰并开始慢慢变暗。

      他们还计算了TDE外流的总能量。它与太阳在3000万年内所释放的能量差不多。这对于TDE以及Ib型和Ic型超新星来说,是非常标准的。

      为了产生像IC191001A那样高能量的中微子,外流能量需要大1000倍左右。

      此外,它还需要有一个奇怪的几何形状,而AT2019dsg的流出物却没有。毕竟,AT2019dsg确实相当普通。由于IC191001A并不普通,所以可能需要一个新的解释。

      但是对于中微子和TDEs,我们还有很多东西不知道。这意味着AT2019dsg将继续受到关注。

      “我们可能会再次检查,”Cendes说,”这个特殊的黑洞仍然在进食。”

      这项研究已经发表在《天体物理学杂志》上。

      广东·东莞
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