冰立方中微子觀測(cè)站發(fā)現(xiàn)銀河系附近的活躍星系NGC 1068會(huì)發(fā)射高能量中微子

2025-12-12 06:36:02 分類：熱點(diǎn) 閱讀(32)

冰立方中微子觀測(cè)站發(fā)現(xiàn)銀河系附近的活躍星系NGC 1068會(huì)發(fā)射高能量中微子(Credit: NASA/ESA/A. van der Hoeven / Jack Parin, IceCube/NSF; NASA/ESA/A. van der Hoeven (insert))
（神秘的地球uux.cn）據(jù)EurekAlert!：冰立方中微子觀測(cè)站（The IceCube Neutrino Observatory）是一個(gè)由數(shù)千個(gè)傳感器組成的網(wǎng)絡(luò)，它位于南極冰層下數(shù)千英尺處；該觀測(cè)站已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了NGC 1068發(fā)射中微子的中發(fā)現(xiàn)發(fā)射證據(jù)；NGC 1068是一個(gè)太陽(yáng)系附近的活躍星系，它也被稱為梅西耶 77。微觀微三亞外圍資源（美女啪啪啪）【電話微信1662+044-1662】提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)根據(jù)這項(xiàng)新研究的測(cè)站發(fā)現(xiàn)，新近確定的銀河中微子源的屬性與高能耀變體 TXS 0506+56有很大的差異，后者之前被確定為一個(gè)中微子源，系附星系這表明可能有不止一種中微子源構(gòu)成了所觀測(cè)到的活躍宇宙中微子背景。
在地球上探測(cè)到的量中高能中微子主要由宇宙射線與物質(zhì)碰撞或在天體物理體(如星系或黑洞噴流)內(nèi)的輻射而產(chǎn)生，或在這些天體與地球間的冰立星系際空間產(chǎn)生。這些觀測(cè)表明，中發(fā)現(xiàn)發(fā)射在銀河系外有一個(gè)具彌散背景的微觀微中微子源。揭示宇宙中微子的測(cè)站起源及其與其它類型宇宙輻射的關(guān)系對(duì)理解宇宙形成的基本過(guò)程至關(guān)重要。然而，銀河確定這些難以捉摸粒子的系附星系具體來(lái)源仍具挑戰(zhàn)性。在這里，活躍“冰立方合作”（這是一個(gè)由400多名研究人員組成的國(guó)際性團(tuán)隊(duì)）評(píng)估了冰立方中微子探測(cè)器在2011年至2020年期間收集的數(shù)據(jù)，旨在從宇宙背景的110個(gè)已知的銀河系外伽馬射線源之上搜索天體物理中微子發(fā)射；結(jié)果發(fā)現(xiàn)，NGC 1068是高能系外中微子的一個(gè)點(diǎn)源。
Kohta Murase在一篇相關(guān)的《視角》中寫道:“通過(guò)分析冰立方中微子觀測(cè)站的中微子數(shù)據(jù)和費(fèi)米伽瑪射線空間望遠(yuǎn)鏡的伽瑪射線數(shù)據(jù)，人們之前已經(jīng)提出了存在著這樣一個(gè)‘隱藏的三亞外圍資源（美女啪啪啪）【電話微信1662+044-1662】提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)’中微子源。射電靜默ANGs[活動(dòng)星系核]包括NGC 1068和其他低光度AGNs，它們比耀變體和強(qiáng)射電AGNs更多；這些射電靜默ANGs可能有助于解釋冰立方中微子天文臺(tái)所觀測(cè)到的所有宇宙中微子的數(shù)量。”
相關(guān)：南極地下的天文臺(tái)開啟了幽靈粒子天文學(xué)的新紀(jì)元
（神秘的地球uux.cn）據(jù)cnBeta：距離你所在的地方大約4700萬(wàn)光年，一個(gè)名為NGC 1068的充滿黑洞的星系中心正在吐出成片的神秘粒子。它們是成堆的中微子，也被稱為臭名昭著的難以捉摸的幽靈粒子，在我們的宇宙中無(wú)影無(wú)蹤。
這些看不見的碎片在出現(xiàn)后，立即在宇宙中急速移動(dòng)。它們從我們能看到的明亮的恒星身邊掠過(guò)，并從充滿了我們尚未發(fā)現(xiàn)的空間中滑過(guò)，直到降落在地球上。然后，它們像精靈一樣鉆進(jìn)南極，不被人類的眼睛發(fā)現(xiàn)，也不被外部力量所束縛。
中微子的旅程是無(wú)縫的。但科學(xué)家們耐心地等待著它們的到來(lái)。
冰立方中微子觀測(cè)站（IceCube Neutrino Observatory，以下簡(jiǎn)稱冰立方）坐落在南極洲地表下超過(guò)2公里（1.24英里）的約10億噸冰中。你可以叫它中微子追蹤器。當(dāng)任何中微子將它們的聚會(huì)轉(zhuǎn)移到這個(gè)寒冷的大陸時(shí)，冰立方就會(huì)做好準(zhǔn)備。而當(dāng)NGC 1068的來(lái)到地球時(shí)，它確實(shí)準(zhǔn)備好了。
在將于周五發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇論文中，這個(gè)雄心勃勃的裝置背后的國(guó)際團(tuán)隊(duì)證實(shí)，它已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了79個(gè)"高能中微子發(fā)射"的證據(jù)，它們來(lái)自NGC 1068所在的地方。
這標(biāo)志著一種前所未有的奇特粒子的起源，并為新的、無(wú)盡的物理學(xué)類型打開了大門。科學(xué)家稱之為"中微子天文學(xué)"。
這將是天文學(xué)的一個(gè)分支，可以做現(xiàn)有分支根本做不到的事情。
一片星空顯示了銀河系的中心。地面上是南極洲白雪皚皚的表面，上面有一個(gè)結(jié)構(gòu)。暮色中的冰立方實(shí)驗(yàn)室正面圖，星空中顯示出頭頂上的一抹銀河，陽(yáng)光在地平線上徘徊。
在今天之前，物理學(xué)家們只認(rèn)為中微子來(lái)自太陽(yáng)、我們星球的大氣層一種叫做放射性衰變的化學(xué)機(jī)制、超新星以及--由于冰立方在2017年的第一個(gè)突破--一個(gè)熾熱星，或貪婪的超大質(zhì)量黑洞直接指向地球。一個(gè)被稱為TXS 0506+056的黑洞。
但是現(xiàn)在，隨著這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的中微子源，我們正在進(jìn)入這個(gè)粒子的故事的新時(shí)代。事實(shí)上，根據(jù)研究小組的說(shuō)法，源自NGC 1068的中微子所擁有的能量可能高達(dá)數(shù)百萬(wàn)、數(shù)十億，甚至數(shù)萬(wàn)億，是植根于太陽(yáng)或超新星的中微子所擁有的能量。這些數(shù)字令人瞠目結(jié)舌，因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)，這種幽靈般的比特是如此強(qiáng)大，但又是如此逃避，每一秒都有數(shù)萬(wàn)億的中微子刺入你的身體。你只是無(wú)法分辨。
如果你想阻止一個(gè)中微子，你需要用一塊一光年寬的鉛塊來(lái)對(duì)付它--盡管即便如此，也會(huì)有一小部分的成功機(jī)會(huì)。因此，利用這些粒子，不管是不是NCG 1068的版本，都可以讓我們穿透宇宙中那些沒(méi)有中微子力量就無(wú)法到達(dá)的區(qū)域。
有一天，中微子甚至可能使我們?cè)谥R(shí)方面進(jìn)入可見宇宙的邊緣，而在光方面則超越可見宇宙。
這一刻的巨大意義不僅在于它為我們提供了一個(gè)直到1956年才宣布存在的奇怪粒子的更多證據(jù)，而且還在于中微子就像我們宇宙后臺(tái)的鑰匙。它們擁有揭示現(xiàn)象和解決我們無(wú)法通過(guò)任何其他手段解決的難題的能力，這也是科學(xué)家們首先試圖發(fā)展中微子天文學(xué)的主要原因。
美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的丹尼斯-考德威爾（Denise Caldwell）和冰立方團(tuán)隊(duì)的一名成員周四告訴記者："宇宙有多種方式與我們交流。"電磁輻射，我們看到的是來(lái)自恒星的光，搖動(dòng)空間結(jié)構(gòu)的引力波--以及基本粒子，如質(zhì)子、中子和電子由局部來(lái)源噴出。"這些基本粒子之一一直是滲透到宇宙中的中微子，但不幸的是，中微子非常難以探測(cè)。"
事實(shí)上，即使是NGC 1068星系及其巨大的黑洞錨，通常也被厚厚的塵埃和氣體的面紗所掩蓋，使得它很難用標(biāo)準(zhǔn)的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡和設(shè)備來(lái)解析--盡管科學(xué)家們多年來(lái)一直試圖刺破它的幕布。
美國(guó)宇航局的詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡在這種情況下可能有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗募t外線捕捉能力極強(qiáng)，但探測(cè)中微子可能是一個(gè)更好的方式。
預(yù)計(jì)在過(guò)濾我們的宇宙的這種不透明的屏幕后面產(chǎn)生，這些粒子可以從這些屏幕后面攜帶宇宙信息，在與基本上沒(méi)有其他物質(zhì)相互作用的情況下，跨越遙遠(yuǎn)的距離，并向人類提供關(guān)于難以捉摸的外層空間角落的原始的、未經(jīng)觸及的信息。
慕尼黑工業(yè)大學(xué)的Elisa Resconi和冰立方團(tuán)隊(duì)成員談到NGC 1068時(shí)說(shuō)："從某種意義上說(shuō)，我們非常幸運(yùn)，因?yàn)槲覀兛梢垣@得對(duì)這個(gè)物體的驚人理解。"
在這個(gè)基于南極冰立方實(shí)驗(yàn)室真實(shí)圖像的藝術(shù)渲染中，一個(gè)遙遠(yuǎn)的源頭發(fā)射出中微子，被冰立方的傳感器（稱為DOM）探測(cè)到冰層之下。
冰立方/NSF
同樣值得注意的是，與NGC 1068相似的星系--被歸類為塞弗特星系--比與TXS 0506+056相似的熾熱星系多得多。這意味著IceCube的最新發(fā)現(xiàn)可以說(shuō)是中微子天文學(xué)家比該天文臺(tái)的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)更大的進(jìn)步。
也許在整個(gè)宇宙中擴(kuò)散的大部分中微子都扎根于NGC 1068的二重體。但從大的方面來(lái)看，中微子的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)不止其來(lái)源。
正如威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的賈斯汀-范登布洛克和冰立方團(tuán)隊(duì)成員所說(shuō)，這些幽靈適合于解決天文學(xué)中的兩個(gè)主要謎團(tuán)。
首先，我們宇宙中的大量星系在其中心擁有引力巨大的空洞，黑洞的質(zhì)量比我們的太陽(yáng)大幾百萬(wàn)到幾十億倍。而這些黑洞在活動(dòng)時(shí)，會(huì)從它們的內(nèi)部噴出光束--發(fā)出的光亮足以照亮銀河系中的每一顆恒星。"我們不明白這是如何發(fā)生的，"范登布洛克簡(jiǎn)單地總結(jié)道。
第二是宇宙射線的一般的，但持續(xù)存在的難題。
我們也不知道宇宙射線從何而來(lái)，但這些粒子串的能量比我們?cè)诘厍蛏嫌萌祟惤ㄔ斓牧Ｗ蛹铀倨鳎ㄈ鐨W洲核子研究中心的粒子加速器）所能達(dá)到的能量要高出數(shù)百萬(wàn)倍。
"我們認(rèn)為中微子有一些作用，"Vandenbroucke說(shuō)。"有些東西可以幫助我們解答黑洞為非常明亮的星系提供動(dòng)力和宇宙射線的起源這兩個(gè)謎題。"
用十年的時(shí)間來(lái)捕捉少量的東西
明確地說(shuō)，冰立方并不完全捕捉中微子。它甚至沒(méi)有真正直接掃描它們的腳步聲。
基本上，這個(gè)天文臺(tái)告訴我們，每次中微子碰巧與籠罩它的冰塊發(fā)生相互作用時(shí)。"中微子幾乎不與物質(zhì)相互作用，"范登布拉克強(qiáng)調(diào)說(shuō)。"但它們有時(shí)確實(shí)會(huì)發(fā)生互動(dòng)。"
當(dāng)數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的中微子射入冰立方所在的冰區(qū)時(shí)，至少有一個(gè)中微子傾向于撞上一個(gè)冰原子，然后冰原子碎裂并產(chǎn)生一道閃光。冰立方的傳感器捕捉到了這一閃光，并將信號(hào)發(fā)送到地面上，然后由數(shù)百名科學(xué)家進(jìn)行分析的通知。
冰立方探測(cè)器的效果圖顯示了中微子與冰分子的互動(dòng)。
十年的光閃數(shù)據(jù)讓最新發(fā)現(xiàn)背后的團(tuán)隊(duì)幾乎摸清了天空中每個(gè)中微子似乎來(lái)自哪里。很快就發(fā)現(xiàn)，在NGC 1068星系所在的地方有一個(gè)密集的中微子發(fā)射區(qū)域。
冰立方最新的天空結(jié)果中的一張圖。它顯示了中微子似乎來(lái)自整個(gè)宇宙，并指出了最密集的地點(diǎn)作為來(lái)源。
在北半球掃描點(diǎn)源的天空?qǐng)D，顯示了中微子似乎來(lái)自整個(gè)宇宙的哪些地方。NGC 1068的圓圈也與北方天空中整體最熱的地方相吻合。
但是，即使有這樣的證據(jù)，雷斯科尼說(shuō)團(tuán)隊(duì)知道"現(xiàn)在還不是開香檳的時(shí)候，因?yàn)槲覀內(nèi)匀挥幸粋€(gè)基本問(wèn)題要回答。這種排列有多少次是偶然發(fā)生的？我們?cè)趺茨艽_定中微子確實(shí)來(lái)自這樣一個(gè)物體？"
因此，為了使事情盡可能具體化，并真正地、真正地證明這個(gè)星系在吐出幽靈，"我們生成了5億次相同的實(shí)驗(yàn)，"雷斯科尼說(shuō)。
"佐治亞理工學(xué)院的Ignacio Taboada和冰立方團(tuán)隊(duì)成員說(shuō)："就尋找新的中微子來(lái)源而言，我們只是開始從表面開始。"肯定還有許多比NGC 1068更深的來(lái)源，藏在某個(gè)地方等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。"