天文突破！高能「幽靈粒子」的發現預示著天文學的一個新時代

在過去的兩年里，引力波理所當然地成為了天文學的焦點，開闢了一種新的方式來看待宇宙。但由於有了一個突破性的發現，很有可能是時候讓謙卑的中微子走上舞台了。

這是因為，一個全球天文學家小組首次發現了來自遙遠宇宙的高能粒子的來源。中微子是很難被發現的，我們以前從來沒有在這麼遠的地方找到過中微子的來源。

但是在《科學》雜誌上的兩篇論文中，科學家們描述了他們如何找到一個距離地球40億光年的中微子源。這是一個被稱為「烈火」的高能星系，叫做TXS 0506+056，它的核心有一個巨大的旋轉的超大質量黑洞，並發射出一對粒子噴射。

2017年9月22日，位於南極的冰立方觀測站發現了一個高能量的中微子。這個先進的探測器有一個實時警報系統，在發現43秒後就向全世界的天文學家廣播了探測的坐標。

包括美國國家航空航天局(NASA)的軌道費米伽馬射線太空望遠鏡在內的大約20個天文台響應了這一警報，並訓練了它們對天空的看法，試圖弄清楚它從何而來。他們發現的是這種火焰，能量燃燒並發出伽馬射線。幸運的是，它也向我們的方向發送中微子，我們能夠探測到中微子。

最初的探測是在南極的冰立方天文台。

「這些結果是一系列引人注目的事件，」艾伯塔省大學的達倫·格蘭特(Darren Grant)和IceCube的發言人說。「總的來說，這些結果為第一個被發現的宇宙射線源提供了一幅令人難以置信的有趣圖片。」

通過對IceCube數據的存檔，科學家們在2014年末和2015年初發現了與該物體相關的另外十幾個事件。這有助於他們確認，2017年發現的單一高能中微子幾乎肯定來自於布拉沙。

這很重要，原因有很多。首先，這是我們第一次發現高能中微子的來源。另一方面，這是我們所發現的宇宙中距離最遠的中微子。它告訴我們更多關於宇宙射線的信息。

一個多世紀以來，宇宙射線的來源一直是個謎。我們知道它們不斷地從太空降落到地球上，但我們從來都不確定它們從何而來。由於宇宙射線是帶電粒子，它們的軌跡會受到空間磁場的影響，因此很難看清它們從何而來。

然而，中微子卻扮演著「幽靈粒子」的角色——因為它們幾乎沒有質量，很少與物質發生相互作用。因此，來自這顆閃亮星的中微子幾乎是以直線的方式直接向地球移動，這使得它們的起源得以確定。

以前我們曾兩次探測到與宇宙射線有關的低能粒子源，即太陽和附近的超新星SN 1987A。然而，高能中微子可以告訴我們更多關於像blazars這樣迷人的物體是如何工作的。

賓夕法尼亞州立大學的Azadeh Keivani告訴IFLScience，「我們剛剛開始了解是什麼來源和機制可以將這些微小的粒子加速到如此高的能量。」「高能中微子源的發現可以告訴我們宇宙射線的起源，宇宙射線是在源的粒子相互作用中產生的。」

這是首次確認火焰是中微子的來源。

引力波的發現意味著我們可以研究宇宙中的一些極端事件，比如黑洞和中子星的合併，用常規望遠鏡是無法觀測到的。以同樣的方式，高能中微子讓我們看到了宇宙的另一個隱藏的一面。

通過觀察光和中微子中的事件，這開啟了一種新型的「多時間信使」天文學。這可以告訴我們更多關於遙遠的星系是如何形成和演化的，以及探索一些發生在超大質量黑洞中的過程。

阿拉巴馬大學的Marcos Santander博士在接受IFLScience採訪時說:「火焰主宰了高能量的天空，因此它們一直被認為是潛在的中微子源。」「我們需要了解是什麼使TXS 0506+056成為中微子源，以便在已知的發射伽瑪射線的數千顆火焰中找到更多類似的物質。」

為了在未來進行更多類似的探測，科學家們已經在努力升級冰立方，暫時將其命名為「冰立方- 2」，將其體積增加10倍。與切倫科夫望遠鏡陣列等即將到來的伽馬射線觀測站相結合，科學家們希望能夠找到更多的中微子源。

隨著引力波的發現，它預示著一個令人興奮的天文學新時代的到來，我們不僅可以研究電磁輻射中的物體，還可以研究它們發射的其他粒子。在我們看到宇宙之前——現在我們也能聽到它。

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