天文学家可能已经追踪到穿过地球的神秘高能粒子的来源

　　据外媒The Verge报道，天文学家可能已经发现了去年直接穿过地球的神秘高能粒子的深空起源。被称为中微子的微小粒子似乎来自距离地球40亿光年的一个活跃的黑洞。这是研究人员首次确定其中一种高能中微子的可能来源，使科学家们更接近于找出产生这些奇怪轻质粒子的物体。



　　此前在南极附近工作的研究人员发现南极冰层中存在超高能中微子。这些快速移动的粒子通常会穿过类似地球的星球，而不会留下它们的痕迹。但位于南极的“冰立方”（IceCube）探测器却探测到了这种超高能中微子的踪迹

　　研究人员发现了中微子可能的来源：一个过度活跃的星系，其中心有一个超大质量黑洞。这种星系实际上被称为耀变体blazar，这意味着它的黑洞核心朝着地球方向喷射辐射（和其他东西）。周四在《科学》杂志上发表的两篇论文中详述了这一发现，充分证明了中微子起源于这个黑洞。

　　如果知道中微子的来源，科学家们就可以将它们作为探测宇宙的工具。人们认为中微子出现在宇宙中一些最极端的天体内，如垂死的恒星、黑洞和碰撞的星系。“通过寻找中微子，我们可以更多地了解这些天体内部的情况，” 阿拉巴马大学物理和天文学副教授、以及IceCube团队成员之一Dawn Williams告诉The Verge。“这可以增加我们对这些天体的认识，这些天体仍然是研究的主题。”



　　然而，利用中微子的力量是很困难的，因为它们被认为是宇宙中一些最隐秘的粒子。它们是我们所知道的最轻的基本粒子，。但与其他粒子（如电子或质子）不同，中微子没有电荷，所以它们不受磁场之类的影响。中微子可以直线穿过宇宙，覆盖很远的距离，而不会偏离它们的路线。它们非常小，只能穿过行星、恒星和星系。

　　天文学家认为，中微子是在核聚变反应等剧烈能量过程中产生的，核聚变反应会使这些粒子以接近光速的速度向外流动。人们还认为，宇宙中的大多数中微子都是在大爆炸之后产生的，现在已经渗透到宇宙中。在这两项新研究之前，科学家们知道经常袭击地球的中微子的三种不同来源。科学家猜测这些粒子可能来自太阳内部核反应或来自地球大气层。此外，来自银河系之外的其他种类的高能粒子可能可以进入大气层，将分子分解成碎片并在地球上产生中微子“阵雨”。仅在1987年，天文学家就发现了来自我们银河系外的超新星的过多中微子。

　　由于中微子是如此隐蔽，天文学家需要一种非常特殊的探测器才能找到这些粒子。其中一个最好的设施是靠近南极的IceCube Neutrino天文台。它由嵌入冰盖的数千个光敏管组成，能够测量实际与地球发生碰撞的非常罕见的中微子。“它们的互动概率非常小，” 马里兰大学物理学教授、IceCube团队成员Erik Blaufuss告诉The Verge。“这就是为什么我们必须在南极建造这样一个大型仪器。”每隔一段时间，一个中微子会撞到原子。当发生这种情况时，它基本上会摧毁原子的原子核，从而产生透过透明冰层的蓝光。探测器可以检测到这种蓝光。根据路径，IceCube可以计算出中微子的能量及其行进方向。



　　在2013年，天文学家注意到他们探测的粒子能量比太阳产生的粒子能量高出数百万倍。这些高能中微子也比其他类型更为罕见。研究人员强烈怀疑这些中微子来自我们的太阳系和星系之外。IceCube团队决定回顾他们的档案，看看是否有更多的证据支持这一点。他们发现，在2014年至2015年之间，探测器已经从同一天空区域检测到了一堆中微子。所有这一切都没有直接证明其源自耀变体，但到目前为止它仍然是最好的解释。“我们需要做更多的观察才能获得更具统计意义的发现，”Williams表示。“但这一切都非常令人兴奋，我们以前从未见过伽玛射线和中微子之间的关联。”

　　IceCube团队希望利用多通道天文观测系统等确定中微子的来源。“通过提供在特定时间专注于特定天空的能力，我们提高了设施的灵敏度，并增加了探测的机会，” 宾夕法尼亚州立大学天文学副教授Derek Fox表示。