
一個高能中微子在2017年9月22日撞擊了地球。它來自遙遠的星系,纏繞在一個超級質量的黑洞上。從頭開始一張大片紙今天(7月12日)發表在《科學》雜誌上,由數十名科學家簽署,分佈在數十個實驗室中,領先的天體物理學家將重寫其宇宙模型。
這是因為,這是這個高能中微子,一種幾乎與其他物質相互作用的幽靈粒子,留下了足夠的線索,讓他們弄清楚它的來源。
在40億年的時間裡,這種中微子在不受干擾的空間中飆升。它可能已經經過了星星,大塊的岩石或其他星系。它甚至可能已經通過了它們。中微子通常可以通過物質流式傳輸而不會留下任何痕跡。因此,對於大多數它使生命在地球上出現,形成細菌,真菌,植物和動物,以及其中一種動物(美國)發現它們的存在,這種中微子不受干擾地傳播。 [物理學中18個最大的未解決的奧秘這是給出的
然後它墜入一個原子中的一個原子南極洲,吐出另一個稱為雄性的高能粒子,稱為iCecube中微子觀測站,這是一個埋在南極冰下的巨大粒子探測器,它永遠消失了。
從宇宙深處的一流的高能中微子始終猛撞到地球上。但是這種中微子碰撞很特別:科學家已經為此做好了準備。多年來對他們的樂器的改進已經使他們準備發現中微子,很快就弄清楚了天空的哪一部分,然後在那個天空中指出了來自世界各地的望遠鏡。這不是他們第一次嘗試這次,但是這次起作用了:費米伽瑪射線太空望遠鏡(然後在世界各地數十個觀測站)引起了中微子的家園的微弱信號 - 稱為“ Blazar”,這得益於其電磁能量的燃燒,向地球發射了燃燒 - 燃燒了地球。
研究人員得出結論,在空間深處有一塊大黃色,這是宇宙中最亮的物體家族的一部分:帶有超級質量黑洞發動機的星系,向地球發射了能量束。而且這種大黃花正在加速中微子,以巨大的能量,並將其彈入我們的星球。
宇宙偵探項目
賓夕法尼亞州立大學的天體物理學家德里克·福克斯(Derek Fox)表示,沒有Icecube的話,追踪宇宙中微子的來源根本是不可能的,他的團隊領導了這項研究的重要部分。 [ICECUBE照片:埋在南極冰下的物理實驗室這是給出的
福克斯每天都在我們的身體中播放的絕大多數中微子告訴現場科學,這是地球大氣中的形成 - 氣體與其他高能宇宙顆粒之間的碰撞產物。他說,即使是世界各地的少數樂器都足夠敏感,可以檢測到中微子,或多或少地被當地中微子的“霧”蒙上了巨大的宇宙中微子,使人們掩蓋了這一視野。
但是在2013年,Icecube刺穿了霧。天文台的敏感性足夠敏感,可以從低能量的大氣表親的背景輻射中篩選出更高的宇宙中微子。這紙宣布2013年的科學發現本身就是中微子科學的巨大成果,中微子科學是中微子的第一個直接證明,它起源於遙遠。
馬里蘭大學的粒子天體物理學家里賈納·卡普托(Regina Caputo)表示,下一個重要的步驟,領導費米望遠鏡團隊,該團隊首先發現了沿著中微子路徑的耀斑的大彈藥,他正在弄清楚如何最有效地使用中微子數據來追捕粒子的來源。 [奇怪的夸克和穆恩:自然界最小的粒子解剖(信息圖)這是給出的
那是福克斯的團隊進來的地方。天體物理學家阿扎德·凱瓦尼(Azadeh Keivani)當時是一名博士後研究員在福克斯實驗室(Fox's Lab)工作的,現在是哥倫比亞大學的研究員,他說,Icecube花了很長時間來檢測宇宙中微子,以使信息很容易使用。
凱瓦尼告訴《 Live Science》:“盡可能快地將其降至不到一分鐘的時間。”
她說,以這種速度,IceCube可能會在發生有趣的發現後片刻提醒世界各地的觀測值。 IceCube已經可以沿著中微子的路徑遵循足夠的路徑(通過研究發出的啞光)將其來源縮小到一片天空的範圍,大約是滿月的兩倍。根據卡普托(Caputo)的說法,迅速獲取這些信息可以使世界上最敏感的望遠鏡中的整個電池掃描該空間 - 從天文學的角度來看,這仍然是一個非常寬敞的搜索區域。
檢測
當中微子(現為Icecube-170922a)擊中探測器時,達倫·格蘭特(Darren Grant)坐在艾伯塔大學的辦公室裡。 ICECUBE發言人兼天體物理學家說,這是值得注意的 - 很有趣,足以與大廳的同事聊天 - 但並不令人震驚。
格蘭特對Live Science表示:“ Icecube大約每月一次檢測到(在這個能量層面)的中微子。” “這成為常規。”
福克斯說,自從與其他望遠鏡的合作開始以來,該能量水平的其他11個中微子以前曾襲擊過該探測器。
因此,警報熄滅了,世界各地的觀察者都將他們的望遠鏡指向它來自的天空,然後福克斯說,幾天什麼都沒發生。
他說:“天空上似乎沒有什麼顯著的。”天文學家指出了大爆炸,但並沒有作為可能的來源跳出來。 “對我們來說,那時,這只是中微子的12號,我們將其放在列表中[並繼續前進]。”
但是,幾天后,費米的研究人員發出了警報:那個大酒是耀眼的。伽馬射線望遠鏡發現它發射的伽瑪射線比平常高八倍,這是有史以來最亮的。某種東西 - 研究人員不確定什麼 - 導致銀河系散發出超快速的高能量伽瑪光子的噴射。同樣的過程可能會發出中微子。
Caputo說:“ Blazars的竅門是,僅僅因為它在一個波長中膨脹並不意味著它在另一個波長中燃燒。”
費米(Fermi)是對伽馬射線頻譜的關鍵部分敏感的非常廣角的天文台,對來自大型的伽馬輻射的牢固態度良好,並且已經註意到它早在四月就會爆發。一旦發現了這一可能的來源(因為它們對頻譜的那個區域不那麼敏感,所以沒有跳到其他望遠鏡,其他望遠鏡可以跟進以確認Blazar是可能的中微子來源。
“我們能夠說,'哦,這可能是來自這個大型的。'然後,所有其他望遠鏡都可以真正歸零並指向該特定來源。”卡普託說。
她說,作為中微子的消息來源,另一個伽瑪射線天文台,在非洲西海岸的加那利群島上的魔術,隨後進行了後續觀察,這有助於確認這一Blazar,TXS 0506+056。最終,更多的觀測值最終取得了類似的結果。天體物理學家第一次確定了宇宙中微子的來源。後來,研究人員瀏覽了舊數據,表明有幾個更多中微子在過去的九年半中,在Icecube檢測到的可能來自同一Blazar。該結果也今天(7月12日)在雜誌科學。
這意味著什麼
雖然卡普托和福克斯都說他們曾懷疑布拉扎爾人參與了宇宙中微子,而且這個想法已經流行了很多年(福克斯指著一篇論文發表於2001年的預印雜誌Arxiv猜測這種確切的大爆炸可能是中微子的來源),它失去了青睞。福克斯說,研究人員開始擔心,天空中沒有足夠的烈酒來解釋宇宙中微子的所有不同方向。
格蘭特說,這個結果是“第一步”和“概念驗證”,首先表明至少有一些中微子來自大麻。
但是,卡普託說,研究人員仍然不知道大黃花如何產生中微子。 (儘管也有伴隨的論文開始弄清物理學。)研究人員可能還尚未發現其他類型的中微子來源。格蘭特說,研究人員已將門檻跨越了精確的中微子天文學。但是還有很多要學習的東西。
最初出版現場科學。