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研究发现:神秘的中微子与黑洞、活动星系和类星体有关

2020/6/30 0:52:50 来源:原创 浏览:

天体物理学家已经接近确定来自太空的高能中微子来源,研究小组将南极中微子天文台冰立方收集的数据与射电望远镜测量的长电磁波数据进行了比较。宇宙中微子被证明与遥远活动星系中心的耀斑有关,这些星系被认为拥有超大质量黑洞。当物质落向黑洞时,其中一些被加速并喷射到太空中,产生中微子,然后中微子以接近光速的速度在宇宙中滑动,研究成果现已发表在《天体物理学》期刊上。

中微子是非常微小的神秘粒子,研究人员甚至不知道中微子的确切质量。中微子可以毫不费力地穿过物体、人甚至整个地球球。当质子加速到接近光速时,就会产生高能中微子。俄罗斯天体物理学家将重点放在200万亿电子伏特或更高的超高能中微子起源上。研究小组将埋藏在南极冰层中的冰立方设施测量结果与大量的无线电观测结果进行了比较。

这些难以捉摸的中微子粒子,被发现是在类星体中心的射频耀斑期间出现。类星体是某些星系中心的辐射源,它们由一个巨大的黑洞产生,该黑洞消耗漂浮在其周围圆盘中的物质,并喷出极其强大的超热气体射流。研究表明:高能中微子诞生在活动星系核中,特别是在射电耀斑期间。在分析了冰立方探测到的大约50个中微子事件后,研究小组表明,这些粒子来自地球射电望远镜网络所看到的明亮类星体。

中微子来源超乎意料

该网络使用最精确的方法,来观测无线电波段中的遥远物体:超长基线干涉测量法。这种方法实质上是通过在地球上放置许多天线来创建一个巨大的望远镜,这个网络中最大元素之一是位于埃菲尔斯堡的马克斯·普朗克协会100口径米望远镜。此外,研究小组还假设中微子是在射电耀斑期间出现的。为了验证这一想法,物理学家们研究了位于北高加索地区的俄罗斯Ratan-600射电望远镜数据。

尽管普遍认为高能中微子应该与伽马射线是同一起源,但这一假设被证明是非常可信的。之前关于高能中微子起源的研究,一直在聚光灯下寻找中微子的来源。MIPT列别捷夫研究所和马克斯·普朗克射电天文研究所的尤里·科瓦列夫说:我们以为我们会测试一个非常规的想法,尽管成功的希望微乎其微。但我们很幸运,多年来对国际射电望远镜阵列的观察数据,使这一非常令人兴奋的发现成为可能,而无线电波段被证明是确定中微子起源的关键。

起初,结果似乎好得令人难以置信,但在仔细重新分析数据后,研究确认中微子事件显然与射电望远镜接收到的信号有关。根据RAS特殊天体物理天文台Ratan望远镜多年的观测数据验证了这种关联,结果随机的概率只有0.2%。这对于中微子天体物理来说是相当成功的,其研究发现现在需要理论上的解释。研究团队打算重新检查这些发现,并利用贝加尔湖水下中微子探测器Baikal-GVD的数据,找出类星体中微子起源背后的机制。

Baikal-GVD是一个位于贝加尔湖的水下中微子探测器,目前正处于建造的最后阶段,已经部分投入使用。切伦科夫探测器,用于发现中微子(包括IceCube和Baikal-GVD)依靠大量的水或冰,作为最大化中微子事件数量和防止传感器意外发射的一种手段。当然,用射电望远镜持续观测遥远的星系,对这项研究任务同样至关重要。

博科园|研究/来自:莫斯科物理技术研究所

研究发表期刊《天体物理学》

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