撞向南極洲的幽靈粒子:被發現來自被黑洞撕裂的一顆恆星

據外媒CNET報道,2019年10月1日,地球被一顆幾乎以光速運動的、看不見的高能宇宙子彈擊中。實際上,每秒鍾都有數萬億顆這種星系間的子彈穿過地球,但人們卻毫不知情,對此人們不必太過擔心。但下面這個要介紹的這個特定拋射物卻非常特別。

撞向南極洲的幽靈粒子:被發現來自被黑洞撕裂的一顆恆星

據悉,這個幽靈般的粒子在世界底部跟一個冰分子碰撞後終結了自己。幸運的是,它是在嵌入南極下面的一個極其靈敏的探測器旁邊完成的。

這一發現引發了對天體槍手的星系間搜尋。那麼究竟是發射了這顆特殊的子彈呢?

一群科學家在周一發表在《(Nature Astronomy》)上的一項新研究中詳細描述了南極洲冰立方中微子觀測站(IceCube neutrino Observatory)探測到的一種亞原子粒子–即中微子。通過利用來自加州帕洛馬天文台茲威基瞬態設備的數據,研究人員得以追溯亞原子子彈的起源,最終他們追溯到了約7億年前的一個極端事件:一顆恆星被黑洞撕裂時的災難性毀滅。

這是第一次將這種現象跟中微子探測聯系起來。

中微子經常被描述為「鬼粒子」,因為它們不帶電荷且質量非常小。就像光一樣,它們從目的地以直線傳播。其他帶電粒子受磁場的支配,但中微子卻可以毫無障礙地在宇宙中穿行。它們從太陽核心大量湧出,而在地球上,人類可以通過核反應堆和粒子加速器製造出它們。

2019年4月,茲威基望遠鏡探測到約7億光年之外的一個黑洞周圍有一道明亮的光芒。當一顆恆星過於靠近黑洞時就會產生這種光暈。據悉,該黑洞的質量約是太陽的3000萬倍。黑洞巨大的引力將恆星拉伸,最終被極端的力量撕裂成意大利麵狀。這種現象被稱為潮汐破壞事件(TDE)。

恆星劇烈的終結對天文學家來說是一個輝煌的開始。他們能將TDE跟冰立方探測到的中微子聯系起來。研究人員推測,TDE將約一半的破碎恆星拋入太空,而其餘的則在黑洞周圍形成一個巨大的吸積盤–其由灼熱、明亮的塵埃、氣體和碎片組成。圓盤上黑洞周圍的狂野能量導致大量物質噴射出系統。這些噴射流可以持續數百天,這可以用來解釋從觀測TDE到在IceCube探測到中微子之間的微小時間差。

天體物理學家認為,這表明存在一種「中央引擎」,它像自然粒子加速器一樣運行,它能產生高能中微子,其中一些則可能會與地球相撞。

德國電子同步加速器(DESY)的理論天體物理學家Walter Winter表示:「中微子出現的時間相對較晚,是在恆星盛宴開始半年之後。我們的模型很自然地解釋了這種時間。」

Winter和Cecilia Lunardini於周一在同一期《Nature Astronomy》中發表了他們的模型。

撞向南極洲的幽靈粒子:被發現來自被黑洞撕裂的一顆恆星

對希望以新方式了解宇宙的天文學家來說發現TDE釋放出的中微子是一個突破。此前,科學家們只有一次能追蹤到中微子源頭的經歷。IceCube也發現了。2017年,該天文台的研究人員發現了一種中微子的跡象並提醒天文學家注意這一現象。最終,科學家們通過望遠鏡追溯到一個遙遠的星系,那里有一個「耀變體」–一個巨大的黑洞,它被一個吸積盤包圍。

這兩項探測都表明,黑洞是星系間槍手,其從深空發射幽靈粒子穿越宇宙。這可以幫助天文學家了解黑洞附近發生的過程,甚至可以開始解決自20世紀60年代以來困擾天體物理學的一個問題:有時會撞擊地球大氣層的超高能量宇宙射線來自哪里?

來源:cnBeta