我们追溯到高能中微子的源头,7.5亿光年外的黑洞撕了一个恒星

我们观测到,某颗恒星因为太过接近黑洞,而被巨大的引力撕裂——这幕宏大的太空惨剧为地球上的科学家带来惊喜。天体物理学家们首次检测到因暴力事件被打入太空的高能中微子。

它表明,黑洞潮汐破坏事件相当于强大的天然粒子加速器。

荷兰莱顿大学的天体物理学家Sjoert van Velzen说:“宇宙高能中微子的起源是未知的,主要是因为很难回溯它们的旅程。我们如今才是第二次成功追溯到高能中微子的来源。”

恒星被黑洞捕食致死,是相当罕见的事件。我们这一次获得了难得的观影卷,可以坐下来慢慢欣赏足够多的片段,乃至于可以拼凑出时间的全貌。黑洞巨大的潮汐力——引力场的产物——首先伸展开,将恒星拉长至断裂。

潮汐破坏事件(TDE)释放出耀眼的耀斑,当分崩离析的恒星的一半碎片绕黑洞旋转时,发出明亮的光芒,在其被无情地拉入事件视线之前产生巨大的热量。另一半碎片被丢进深空。

DESY, Science Communication Lab

在2019年4月9日,地球上观察到了耀斑和辉光。

名为AT2019dsg的事件的源头是超大质量黑洞,其质量是太阳的3000万倍(我们银河系的超大质量黑洞的质量为400万个太阳质量),距离我们7.5亿光年。它在光学和X射线光谱中耀眼地爆发,然后又被无线电光谱检测到。

不到6个月后,即2019年10月1日,南极洲的IceCube中微子探测器滴滴作响:检测到了能量最高的中微子。这一事件被命名为IC191001A。

Deutsches Elektronen-Synchrotron(DESY)和德国波鸿大学的天文学家Anna Franckowiak说:“高能中微子以100兆太伏特的惊人能量冲入了南极冰中。至少是世界上最强大的粒子加速器——位于日内瓦附近的欧洲粒子物理实验室CERN的大型强子对撞机所能加速的最大能量的10倍。”

它来自AT2019dsg的方向。

中微子没有电荷,质量几乎为零,以接近光速运动,实际上几乎不与正常物质相互作用。对于一个中微子来说,宇宙几乎是虚无的。

但是,这并不意味着它们完全无法与物质交互。中微子可以与冰相互作用并产生闪光。把探测器置于南极深度冰层的黑暗里,闪光会非常醒目。

根据诸如光的传播方式以及亮度等特征,科学家们可以算出中微子的能量,以及从何而来的方向。此前,科学家将银河系外的高能中微子追溯到距离地球40亿光年的布拉扎尔星系。

当科学家分析IC191001A时,他们发现与AT 2019dsg不相关的可能性只有0.2%。

“这是第一个与潮汐破坏事件有关的中微子,它为我们带来了宝贵的数据。” DESY的天文学家 Robert Stein说。

“潮汐破坏事件的详情尚不为人所知。对中微子的探测表明,在吸积盘附近存在一个强大的引擎,会喷出快速粒子。而且,综合分析来自无线电、光学和紫外线望远镜的数据,为我们带来了更多的支持证据。”

根据分析中微子的第二篇论文,最可能是从相对活跃的黑洞轴向域喷出的相对论性等离子体射流。目前尚不清楚这是如何发生的,但天文学家认为,来自吸积盘内部(但在事件视界之外)的物质通过围绕黑洞外部的磁力线向磁极引导并从磁极发射。

最近的模拟表明,当这些喷流中的磁场纠缠在一起时,它们会产生一个电场,电场可使粒子加速到相对论(接近光速)速度。喷流可以持续数百天,这有助于解释为什么中微子在我们观测到潮汐力撕裂事件后6个月到达地球。

原文:https://www.sciencealert.com/for-the-first-time-we-ve-seen-a-ghost-particle-spewed-out-from-a-shredded-star

0

更多精彩

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*