天文學家首次確定了高能中微子來源

中微子是一種不帶電的亞原子粒子，能夠自由穿過人體與行星，與其它物質的相互作用十分微弱，極難捕捉和探測。

一個由多國天文學家組成的團隊首次找到了超高能中微子粒子源：一個距離地球40億光年的耀變體TXS 0506+056。

耀變體模擬圖。 圖：DESY / Science Communication Lab.

中微子是一種不帶電的亞原子粒子，能夠自由穿過人體與行星，與其它物質的相互作用十分微弱，極難捕捉和探測。

來自澳洲阿德萊德大學的教授Gary Hill表示：「這些極高能中微子是在宇宙射線粒子加速、能量上升，並與其它粒子發生相互作用之後形成的。因此我們發現的不只是中微子源的首個證據，同時也證明了該星系正是個宇宙射線加速器。」

威斯康星大學麥迪遜分校教授Francis Halzen說道：「有趣的是，此前天體物理界普遍認為耀變體不可能是宇宙射線的來源，如今我們卻至少已經確定了一個產生高能宇宙射線的源頭，因為它會產生中微子。而中微子是π介子衰變的產物，要產出中微子，你需要一個質子加速器。」

在2013年，來自阿蒙森斯科特南極考察站IceCube中微子探測天文台的研究人員首次宣布捕捉到了來自銀河系外的高能中微子。

Hill表示：「這次則是找到了確切的源頭，即耀變體。那是一種密度極高的高變能量源，存在於寄主星系中央的超大質量黑洞中。」

天文學家對耀變體TXS 0506+056的觀察從無線電波跨越到了伽馬射線。上圖顯示的正是處於伽馬射線觀察下的天空，在以其為中心的廣闊區域上，能量大於10億電子伏特。該圖像也顯示出了2017年4月耀變體在耀斑活動開始前8個月內所檢測到的伽馬射線的數量。顏色越明亮就表示伽馬射線越多。其中最明亮的來源則正處於我們的星系中：蟹狀星雲（Crab Nebula）及其脈衝星（圖片上部中心），以及超新星遺迹IC443，也稱為水母星雲（左上角）。圖：NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration.

雖然肉眼看不見，但TXS 0506+056正位於離獵戶座左方的夜空中。

2017年9月22日，南極的IceCube望遠鏡探測到了一次極高能中微子事件。

耀變體一個顯著的特徵就是光與基本粒子的雙射流，像激光束一樣在黑洞旋轉軸上從極點射出。

IceCube配備了近乎實時的警報系統，一旦極高能中微子碰撞到IceCube內或其附近的原子核，天文台便會將坐標發送給世界範圍內其它望遠鏡以便進行後續觀測。

大約有20家太空/地面觀測站響應了IceCube的警報。

NASA的費米伽馬射線太空望遠鏡、位於加那利群島的MAGIC望遠鏡、納米比亞的高能立體望遠鏡系統（H.E.S.S.）均探測到了源自TXS 0506＋056的高能伽馬射線活動，均表明耀變體很可能就是源頭。

H.E.S.S.團隊成員、來自阿德萊德大學的科學家Gavin Rowell表示：「這一結果預示著中微子天文學即將進入一個新紀元，並進一步放開了研究人員利用伽馬射線和無線電波進行觀測活動的可能性。」

來自阿拉巴馬大學的Marcos Santander教授說：「我們開始用光以外的方法進行天文學觀測，把電磁和其它測量方法結合起來，進入了所謂的『多信使天文學時代』。」

法國國家科學基金會主任France Córdova則表示：「從電磁輻射、重力波到如今的中微子，每一個信使令我們對宇宙有更全面的理解，並對天空中的物體和事件有了重要的新見解。」

作者：狗格格/編譯

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