活跃超大质量的作用在高能生产中来自银河系外的消息似乎已经得到证实。物理学家第二次追踪这些所谓的“幽灵”粒子,穿过星系际空间的裂缝到达星系的中心。
有了这一发现,我们就可以开始对河外星系进行真正的普查了工厂,并利用中微子的特性来了解它们的家庭环境。
所讨论的星系是一个经过充分研究的物体,称为NGC 1068– 又名 Messier 77 或鱿鱼星系 – 一个美丽的棒状螺旋,距离我们约 4700 万光年,距离足够近,用双筒望远镜就能看到。
科学家们已经计算出来自其方向的数十个高能太电子伏(TeV)范围内的中微子。
此前,唯一的高能中微子是追踪到河外源的单个 TeV 粒子,,距我们约38亿光年。
这使得冰立方中微子天文台在 10 年间收集的新数据成为绝对的宝库。
“一个中微子可以找出一个来源。但只有对多个中微子进行观察才能揭示最具能量的宇宙物体的模糊核心,”物理学家弗朗西斯·哈尔岑说威斯康星大学麦迪逊分校教授,IceCube 首席研究员。
“IceCube 已经从 NGC 1068 积累了大约 80 个太电子伏特能量的中微子,这还不足以回答我们所有的问题,但它们绝对是实现中微子天文学的下一个重要步骤。”
中微子是几乎无质量的亚原子粒子,由遍布宇宙的放射性衰变产生。
它们不断地流过宇宙中最丰富的粒子中的一切。它们现在正流过你的身体。这就是它们难以被发现的原因:它们几乎不与任何东西互动。
对于中微子来说,宇宙中的正常物质可能只是烟雾和阴影。这就是为什么我们称它们为幽灵粒子。
然而,正是这个特性使得它们具有潜在的研究价值。因为它们不受宇宙的影响,所以它们总是沿直线行进。
高能中微子专门在涉及宇宙射线加速的过程中产生,例如在活跃超大质量行星周围的极端环境中产生的强大射流。
然而,如果我们想了解这些中微子工厂,我们就需要找到中微子,这就是 IceCube 的用武之地。光电探测器埋藏在南极冰层下方的冰冷黑暗中,寻找中微子偶尔出现时产生的光阵。与原子或分子相互作用。
通过紧密的国际合作,仔细分析天文台 10 年收集的数据,能够识别出 1.5 至 15 TeV 范围内的 80 个高能中微子,这些中微子可以直线追溯到 NGC 1068。
正如我们已经指出的,NGC 1068 是一个活跃的星系。它是一个棒状螺旋,就像银河系一样;与银河系不同,NGC 1068 中心的超大质量黑洞正在以惊人的速度吞噬周围空间的物质。
黑洞被一个巨大的环面和尘埃和气体盘围绕在赤道周围。它绕轨道运行并进入黑洞;环面和圆盘中的重力和摩擦会产生大量的热量和光。
并非所有物质最终都会超出黑洞的事件视界。科学家认为,其中一些能量沿着黑洞的磁力线加速到两极,在那里以强大的等离子体射流的形式发射到太空,几乎以光速穿过太空。
如果喷射流指向我们的方向,我们称该星系为耀变体; TXS 0506+056 是一个耀变体,分析表明它的 300 TeV 中微子是。
这NGC 1068 的喷流没有指向我们的方向。事实上,星系的定向方式使得来自活动星系核的大部分高能光被密集的尘埃遮挡。这意味着中微子可能成为探测难以通过其他方式研究的黑洞的一种方法。
“这些物体中黑洞环境的最新模型表明,气体、尘埃和辐射应该会阻挡伽马射线,否则伽马射线会伴随中微子,”物理学家汉斯·尼德豪森说密歇根州立大学。
“NGC 1068 核心的中微子探测将增进我们对超大质量黑洞周围环境的了解。”
研究小组将中微子解释为粒子加速的标志,并表示这一发现表明活跃的星系核对中微子种群填充空间做出了重大贡献。
他们还表示,这一发现是中微子天文学的突破,NGC 1068 未来可能成为该领域的基石之一。
“几年前,美国国家科学基金会启动了一个雄心勃勃的项目,通过将光学和射电天文学的现有能力与检测和测量中微子和中微子等现象的新能力相结合,扩大我们对宇宙的了解。,”物理学家丹尼斯考德威尔说国家科学基金会的成员,该基金会资助了 IceCube。
“冰立方中微子天文台将邻近星系识别为中微子的宇宙源,这只是这个令人兴奋的新领域的开始,该领域有望深入了解大质量黑洞未被发现的力量和宇宙的其他基本特性。”
该研究发表于科学。