高能中微子已被追蹤到其銀河誕生地

一個活潑的小粒子被追溯到它的宇宙足跡，一個距離我們 40 億光年的耀斑星系，這是首次解決宇宙偵探問題。

長期以來，科學家一直對來自太空的高能量粒子的來源感到困惑，這些粒子撞擊地球的能量可能超過世界上最先進的粒子加速器。現在，物理學家已經確定了一種稱為中微子的高能量輕質粒子的來源。星際航行者來自一種叫做耀變體的明亮星系科學家於 7 月 12 日在網路上報告稱，該衛星位於獵戶座方向科學。

「這是一個非常令人興奮的消息，」芝加哥大學的天文物理學家安吉拉·奧林托（Angela Olinto）說道，她沒有參與這項新結果。 “它標誌著我們所謂的中微子天文學的開始”，它利用幾乎無質量的粒子來揭示耀變體等宇宙奇異現象的秘密。雖然高能中微子可能還有其他宇宙來源，但探測表明至少有一些來自耀變體。

研究結果還表明，耀變體會發射其他被稱為宇宙射線的高能粒子，這些粒子是與中微子同時產生的。人們對高能宇宙射線的起源知之甚少，到目前為止，“沒有人能夠找出產生它們的來源”，威斯康辛大學麥迪遜分校的天體物理學家弗朗西斯·哈爾岑（Francis Halzen）說，他是冰立方（南極中微子）的領導者。

由於這項發現，「我們將更了解宇宙巨大宇宙加速器的本質，」弗朗斯·科爾多瓦在7 月12 日於弗吉尼亞州亞歷山大舉行的新聞發布會上表示。地球上產生如此高能量的粒子，「所以我們向天空求助，加深我們對最高能量過程的理解，」資助 IceCube 的國家科學基金會主任科爾多瓦說。

**破冰活動**粒子探測器 IceCube（如圖）使用南極冰層中的感測器來探測來自銀河係以外來源的高能中微子。IceCube 合作

IceCube 建在一立方公里的冰蓋內，使用數千個嵌入式感測器來測量中微子撞擊冰時產生的光。 2017年9月22日，IceCube偵測到能量接近300兆個電子伏特的中微子。（作為比較，日內瓦大型強子對撞機中的質子能量達到 6.5 兆電子伏。）

**獵戶座的腋窩**高能中微子首次被追蹤到銀河系之外的一個來源，即獵戶座的一個星系（位置以藍色表示）。IceCube 合作

透過向後追蹤中微子的軌跡，科學家將目標鎖定在獵戶座方向的天空區域。天文學家立即採取行動，世界各地的望遠鏡都在該地點搜尋可以揭示粒子來源的光線。費米伽馬射線太空望遠鏡偵測到伽馬射線耀斑是一種高能量光，它來自一個名為 TXS 0506+056 的耀變體，這是一個由巨大黑洞驅動的明亮星系，可發射高能量粒子流朝著地球的方向。各種望遠鏡在其他類型的光（包括 X 射線和無線電波）中觀察了耀變體的耀斑。

緊隨其後探測來自碰撞中子星的引力波和光（SN：2017 年 11 月 11 日，第 11 頁 6）在 2017 年 8 月觀察到，費米研究員雷吉娜·卡普托（Regina Caputo）認為，「這太瘋狂了，天空正在爆發，」她說。「我幾乎不敢相信；宇宙正在以我們以前從未想過的方式展現自己，」位於馬裡蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心的卡普託說。

偵測到具有明確入射方向的高能中微子的情況很少見——在發現這種中微子之前的一年半時間裡，IceCube 只向天文學家發送了 10 份此類探測報告。這是研究人員第一次有幸發現光源的光。

杜克大學的中微子物理學家凱特·肖爾伯格（Kate Scholberg）並沒有參與這項研究，他說：「這正是IceCube 的建造目的，試圖觀察來自這些奇異來源的高能中微子。」

先前，科學家已經確定了能量低得多的中微子的誕生地：一顆爆炸的恆星（SN：2017 年 2 月 18 日，第 17 頁 24）和太陽。但高能中微子卻更難以捉摸。雖然已經有先前關於與耀變體爆發有關的高能中微子的暗示（SN 線上：4/7/16），新的探測首次在耀變體和高能中微子之間建立了牢固的聯繫。

在揭開中微子的來源之後，冰立方研究人員返回他們的數據並尋找可能來自耀變體的其他中微子。「那裡發生了一些有趣的事情，」費城德雷塞爾大學的 IceCube 研究員 Naoko Kurahashi Neilson 說。從 2014 年 9 月開始的七個多月裡，IceCube 看到了中微子耀斑，過量的高能中微子研究人員在 7 月 13 日發表的第二篇論文中報告說，從該附近科學。