當前位置:
首頁 > 熱門 > 這是我們第一次探測到來自破碎恆星的「幽靈粒子」

這是我們第一次探測到來自破碎恆星的「幽靈粒子」

一顆恆星在太接近黑洞時被完全撕裂,這顆恆星的不幸卻給了科學一個罕見的禮物。科學家第一次探測到高能中微子,它是在這些劇烈事件中被拋入太空的。

這個微小的粒子不僅讓我們更接近於精確地找出宇宙中能量最大的粒子誕生的地方,它還表明,黑洞潮汐破裂事件可以產生強大的自然粒子加速器。

天體物理學家表示:「宇宙高能中微子的起源是未知的,主要是因為它們出了名的難以確定。這將是人們第二次追蹤到高能中微子的源頭。」

通過黑洞的方式捕捉到恆星的死亡是相當罕見的,但我們已經看過很多次了,大概知道這個過程是如何發生的。一顆偏離軌道的恆星離黑洞足夠近,以至於被黑洞的引力所吸引。黑洞的巨大潮汐力 —— 引力場的產物 —— 首先將恆星拉伸,然後用力將其拉扯開來,最終將其撕裂。

這一潮汐破壞事件(TDE)釋放出明亮的耀斑,當分解的恆星碎片的一半圍繞黑洞旋轉時,發出明亮的光芒,在它被無情地拉出事件視界之前產生巨大的熱量。而另一半碎片,則被拋向了太空。

2019年4月9日,我們在地球上觀測到的正是這樣的耀斑和光芒。

這一名為「AT2019dsg」的事件是由一個特大質量黑洞發射的,其質量是太陽的3000萬倍(我們銀河系的特大質量黑洞的質量是太陽的400萬倍),距離7.5億光年。它在光學和X射線光譜中都發出明亮的閃光,後來在無線電光譜中也被探測到。

不到6個月後,2019年10月1日,南極洲的冰立方中微子探測器又探測到了另一個中微子:這是迄今為止探測到的能量最高的中微子之一。它被命名為「IC191001A」。

德國電子同步加速器(DESY)和波鴻大學的天文學家說:「它以超過100太電子伏的驚人能量撞擊南極冰層。相比之下,這至少是日內瓦附近歐洲核子研究中心(CERN)的大型強子對撞機(Large Hadron Collider)—— 世界上最強大的粒子加速器 —— 所能達到的最大粒子能量的10倍。」

它來自「AT2019dsg」的方向。

中微子是個迷人的小東西。它們的質量幾乎為零,它們的運動速度接近光速,而且它們不會與正常物質相互作用。對中微子來說,宇宙幾乎是無形的。事實上,數十億的中微子現在就在你身上飛馳。這就是為什麼它們被稱為「幽靈粒子」。

但是,這並不意味著它們不能與物質相互作用,這就是冰立方探測它們的方式。中微子會時不時地與冰相互作用,產生一道閃光。隨著探測器在南極冰層的黑暗深處挖掘,這些閃光真的很醒目。

根據光的傳播方式和亮度等特性,科學家們可以計算出中微子的能量和方向。此前,科學家們追蹤到一個銀河系外的高能中微子,它來自40億光年之外的一個blazar星系。

當科學家分析IC191001A時,他們發現它只有0.2%的幾率與「AT 2019dsg」無關。

DESY的天文學家表示:「這是第一個與潮汐中斷事件有關的中微子,它給我們帶來了有價值的證據。潮汐破壞事件還沒有得到很好的理解。對中微子的探測表明,在吸積盤附近存在一個強大的中央引擎,噴射出快速的粒子。對無線電、光學和紫外線望遠鏡數據的綜合分析為我們提供了更多證據,證明潮汐中斷事件就像一個巨大的粒子加速器。」

根據關於中微子的研究,最有可能的罪魁禍首,是從一個活躍的黑洞的兩極區域噴出的相對論性等離子體射流。這是如何發生的還不清楚,但天文學家認為,來自吸積盤內部(但在視界之外)的物質通過黑洞外部的磁力線被引導到兩極,並從兩極發射出去。

最近的模擬表明,當這些射流中的磁場變得糾纏在一起時,它們會產生一個電場,可以將粒子加速到相對論的速度 —— 接近光速。這些噴射流可以持續數百天,這有助於解釋為什麼中微子在首次探測後6個月才到達。

這是一個偉大的結果,它完美地展示了當我們結合不同的觀察宇宙的方式時所能發現的東西。

天體物理學家們表示:「綜合觀測充分證明了多信使天文學的威力。如果沒有潮汐干擾事件的探測,中微子將只是眾多事件中的一個。如果沒有中微子,對潮汐擾動事件的觀測將只是眾多觀測中的一個。只有通過組合,我們才能找到加速器,並了解內部流程的新情況。」

如果朋友們喜歡,敬請關注「知新了了」!

喜歡這篇文章嗎?立刻分享出去讓更多人知道吧!


請您繼續閱讀更多來自 知新了了 的精彩文章:

知新科普:什麼是冠狀病毒株?
褶皺的石墨烯片為水凈化提供了一條捷徑