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天文学家确定了中微子的来源 这是解决百年谜团的一个步骤

一个国际科学家团队发现了高能宇宙中微子来源的第一个证据 - 幽灵亚原子粒子可以从宇宙中最极端的环境到地球不受阻碍地传播数十亿光年。

这些观察结果是朝着解决一个百年历史的谜题迈出的一步,这个谜团是关于什么发送亚原子粒子,如中微子和宇宙射线在宇宙中加速。

宇宙射线是带电粒子,由于强大的磁场填充空间并扭曲其轨迹,其路径无法直接追溯到其源头。但是产生它们的强大的宇宙加速器也产生中微子,它们是不带电的粒子,即使是最强大的磁场也不会受到影响。因为它们很少与物质相互作用并且几乎没有质量 - 它们有时被称为“幽灵粒子” - 中微子几乎没有受到加速器的干扰,使得科学家几乎可以直接找到它们的来源。

7月13日发表在“科学”杂志上的两篇研究论文首次提供了一个巨大的椭圆星系的证据,这个星系的核心有一个巨大的,快速旋转的黑洞(称为“blazar”),是一种高能量的来源。中微子。

“这是一个世纪以来解决超高能宇宙射线起源之谜的第一个具体步骤之一,”加州大学洛杉矶分校物理与天文学助理教授,两篇科学论文的共同作者Nathan Whitehorn说。

观测结果由科学基金会支持的Amundsen-Scott南极站的IceCube Neutrino天文台进行,并由全球望远镜和地球轨道确认。

这个blazar位于Orion星座,离地球大约40亿光年,并于2017年9月22日首次被IceCube挑出。它被天文学家指定为TXS 0506 + 056。

自从它们在100多年前首次被发现以来,宇宙射线 - 高能量粒子在地球上不断从太空降下来 - 已经构成了一个持久的谜团:是什么在如此遥远的距离上创造和发射这些粒子,它们起源于何处?

配备近乎实时的警报系统,当一个非常高能量的中微子与IceCube探测器内或附近的南极冰中的原子核碰撞时触发,天文台将9月22日中微子警报的坐标广播到全球望远镜以供跟踪观察结果。两个伽马射线天文台,航空航天局的轨道费米伽马射线太空望远镜和加那利群岛的主要大气伽玛成像切伦科夫望远镜,或MAGIC,探测到与TXS 0506 + 056相关的高能伽马射线的耀斑,观察结果令人信服地将blazar视为最可能的来源。怀特霍恩说,TXS 0506 + 056是已知宇宙中100个最明亮的光源之一。

支持观测的是来自其他科学仪器的测量,包括光学,无线电和X射线望远镜。

宇宙射线是迄今观测到的最高能量粒子,能量高达瑞士CERN大型强子对撞机中粒子能量的1亿倍,是最强大的人造粒子加速器。这些极高能量的宇宙射线只能在我们的星系之外产生,它们的来源至今仍是个谜。

在9月22日事件之后,IceCube团队迅速搜索了探测器的档案数据,并发现了2014年底和2015年初发现的十几个天体物理中微子的耀斑或戏剧性亮点,与同样的blazar,TXS 0506 + 056同时发生。 。怀特霍恩说,这种独立观察极大地加强了对单个高能中微子的初步检测,并增加了越来越多的数据,表明TXS 0506 + 056可能是第一个确定的最高能中微子和宇宙射线的加速器。

检测最高能量的中微子需要一个巨大的粒子探测器,IceCube符合要求。探测器在南极表面下方一英里处包含一立方公里深的原始冰,由超过5,000个光栅传感器组成。当中微子与原子核相互作用时,它会产生一个二次带电粒子,进而产生一个特征锥蓝光,由冰块检测并映射。

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