重大突破！37億年前的高能中微子做客地球，竟是黑洞發射

導讀：

IceCube中微子天文台發現了300TeV高能中微子，通過NASA費米望遠鏡等觀測設備的定位發現37億光年外的耀變體TXS 0506+56與發現的高能中微子同源，找到了耀變體中央超大質量黑洞發射中微子的證據。多信使天文學的魅力由此體現，這也是人類認定過的最遠的中微子。

--------------------------前方高能--------------------------

Amundsen-Scott南極站，是一座海拔2835米的科學研究站。IceCube中微子天文台離它不遠——南極偏遠的環境，和2835米的海拔，對於科研研究中探測中微子，真是一個不錯的條件。

可能你對中微子略有疑惑：中微子是一種基本粒子，不帶電，質量極小，與其他物質的相互作用十分微弱，在自然界廣泛存在。太陽內部核反應產生大量中微子，每秒鐘通過我們眼睛的中微子都數以十億計。但大多數中微子的能量都在100TeV以下，由於地球大氣層中也有大量中微子，IceCube必須用專門的程序才能把來自宇宙的中微子從中分離開來。

IceCube日復一日工作，5000多個光學感測器，60個數字光學模塊深藏在1450到2450米的深度。高能中微子被冰俘獲後，產生帶電粒子，粒子穿過感測器陣列，產生切倫科夫光，於是被探測到。

時間很快來到了2017年9月22日20:54:30.43秒（UTC），一個高能中微子自動觸發了部分IceCube預警系統——μ介子追蹤事件。43秒後，觀察員得到了中微子的方向和能量估計，一系列重建演算法迅速對整個事件進行分析，最終得到了整體的分析結果。

事件持續將近3000納秒，小球的尺寸越大，預示著穿過感測器的光子總量越多（前文說過，中微子事件產生的切倫科夫光會被感測器接收），也就預示著更清晰的信號。紅色箭頭代表最佳跟蹤方向。一共記錄到5800個光電子，頂部視角給人一種光電子們呼嘯而來的感覺。

2017年9月28日，NASA的費米望遠鏡依據IceCube提供的軌跡數據（紅色箭頭）將目光聚焦在了位於獵戶座中的TXS 0506+056耀變體中，背景展現了費米探測到的伽馬射線數據，顏色越淺等級越高。黃色方塊代表通過警告最初預測的位置，綠色方塊代表重建分析後最後的結果。灰色和紅色圈則划出了50%和90%中微子容量的區域。

我們憑直覺就能發現（詳細證明略），耀變體中心的超級質量黑洞產生了伽馬射線。顯然，黑洞、中微子，宇宙中神奇的天體和宇宙中的神秘基本粒子就這樣被聯繫在了一起。

細心的你可能會問，如何通過一個軌跡數據以及望遠鏡的探測數據就能如此確定的將它們關聯在一起？前面說過，中微子與其他物質作用十分微弱，實際上，它的運動路徑基本不受其他物質的干擾，所以其他的望遠鏡可以放心的由此確定中微子來源的方向，它們得到的數據也證實了這一發現（下圖）；其次，科學家們計算了兩次事件的巧合概率，並認定它們確實能夠聯繫在一起。

值得一提的是，耀變體離我們有37億光年遠，這是人類迄今發現的最遠的中微子。這次發現也是多信使天文學的大作。從過去的雙中子星融合事件中引力波-伽馬射線等聯合觀測，到如今發現了黑洞與高能中微子的關係。天文學在進步，我們期待它以後帶給我們的豐碩成果。

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