
一个高能中微子在2017年9月22日撞击了地球。它来自遥远的星系,缠绕在一个超级质量的黑洞上。从头开始一张大片纸今天(7月12日)发表在《科学》杂志上,由数十名科学家签署,分布在数十个实验室中,领先的天体物理学家将重写其宇宙模型。
这是因为,这是这个高能中微子,一种几乎与其他物质相互作用的幽灵粒子,留下了足够的线索,让他们弄清楚它的来源。
在40亿年的时间里,这种中微子在不受干扰的空间中飙升。它可能已经经过了星星,大块的岩石或其他星系。它甚至可能已经通过了它们。中微子通常可以通过物质流式传输而不会留下任何痕迹。因此,对于大多数它使生命在地球上出现,形成细菌,真菌,植物和动物,以及其中一种动物(美国)发现它们的存在,这种中微子不受干扰地传播。 [物理学中18个最大的未解决的奥秘这是给出的
然后它坠入一个原子中的一个原子南极洲,吐出另一个称为雄性的高能粒子,称为iCecube中微子观测站,这是一个埋在南极冰下的巨大粒子探测器,它永远消失了。
从宇宙深处的一流的高能中微子始终猛撞到地球上。但是这种中微子碰撞很特别:科学家已经为此做好了准备。多年来对他们的乐器的改进已经使他们准备发现中微子,很快就弄清楚了天空的哪一部分,然后在那个天空中指出了来自世界各地的望远镜。这不是他们第一次尝试这次,但是这次起作用了:费米伽玛射线太空望远镜(然后在世界各地数十个观测站)引起了中微子的家园的微弱信号 - 称为“ Blazar”,这得益于其电磁能量的燃烧,向地球发射了燃烧 - 燃烧了地球。
研究人员得出结论,在空间深处有一块大黄色,这是宇宙中最亮的物体家族的一部分:带有超级质量黑洞发动机的星系,向地球发射了能量束。而且这种大黄花正在加速中微子,以巨大的能量,并将其弹入我们的星球。
宇宙侦探项目
宾夕法尼亚州立大学的天体物理学家德里克·福克斯(Derek Fox)表示,没有Icecube的话,追踪宇宙中微子的来源根本是不可能的,他的团队领导了这项研究的重要部分。 [ICECUBE照片:埋在南极冰下的物理实验室这是给出的
福克斯每天都在我们的身体中播放的绝大多数中微子告诉现场科学,这是地球大气中的形成 - 气体与其他高能宇宙颗粒之间的碰撞产物。他说,即使是世界各地的少数乐器都足够敏感,可以检测到中微子,或多或少地被当地中微子的“雾”蒙上了巨大的宇宙中微子,使人们掩盖了这一视野。
但是在2013年,Icecube刺穿了雾。天文台的敏感性足够敏感,可以从低能量的大气表亲的背景辐射中筛选出更高的宇宙中微子。这纸宣布2013年的科学发现本身就是中微子科学的巨大成果,中微子科学是中微子的第一个直接证明,它起源于遥远。
马里兰大学的粒子天体物理学家里贾纳·卡普托(Regina Caputo)表示,下一个重要的步骤,领导费米望远镜团队,该团队首先发现了沿着中微子路径的耀斑的大弹药,他正在弄清楚如何最有效地使用中微子数据来追捕粒子的来源。 [奇怪的夸克和穆恩:自然界最小的粒子解剖(信息图)这是给出的
那是福克斯的团队进来的地方。天体物理学家阿扎德·凯瓦尼(Azadeh Keivani)当时是一名博士后研究员在福克斯实验室(Fox's Lab)工作的,现在是哥伦比亚大学的研究员,他说,Icecube花了很长时间来检测宇宙中微子,以使信息很容易使用。
凯瓦尼告诉《 Live Science》:“尽可能快地将其降至不到一分钟的时间。”
她说,以这种速度,IceCube可能会在发生有趣的发现后片刻提醒世界各地的观测值。 IceCube已经可以沿着中微子的路径遵循足够的路径(通过研究发出的哑光)将其来源缩小到一片天空的范围,大约是满月的两倍。根据卡普托(Caputo)的说法,迅速获取这些信息可以使世界上最敏感的望远镜中的整个电池扫描该空间 - 从天文学的角度来看,这仍然是一个非常宽敞的搜索区域。
检测
当中微子(现为Icecube-170922a)击中探测器时,达伦·格兰特(Darren Grant)坐在艾伯塔大学的办公室里。 ICECUBE发言人兼天体物理学家说,这是值得注意的 - 很有趣,足以与大厅的同事聊天 - 但并不令人震惊。
格兰特对Live Science表示:“ Icecube大约每月一次检测到(在这个能量层面)的中微子。” “这成为常规。”
福克斯说,自从与其他望远镜的合作开始以来,该能量水平的其他11个中微子以前曾袭击过该探测器。
因此,警报熄灭了,世界各地的观察者都将他们的望远镜指向它来自的天空,然后福克斯说,几天什么都没发生。
他说:“天空上似乎没有什么显着的。”天文学家指出了大爆炸,但并没有作为可能的来源跳出来。 “对我们来说,那时,这只是中微子的12号,我们将其放在列表中[并继续前进]。”
但是,几天后,费米的研究人员发出了警报:那个大酒是耀眼的。伽马射线望远镜发现它发射的伽玛射线比平常高八倍,这是有史以来最亮的。某种东西 - 研究人员不确定什么 - 导致银河系散发出超快速的高能量伽玛光子的喷射。同样的过程可能会发出中微子。
Caputo说:“ Blazars的窍门是,仅仅因为它在一个波长中膨胀并不意味着它在另一个波长中燃烧。”
费米(Fermi)是对伽马射线频谱的关键部分敏感的非常广角的天文台,对来自大型的伽马辐射的牢固态度良好,并且已经注意到它早在四月就会爆发。一旦发现了这一可能的来源(因为它们对频谱的那个区域不那么敏感,所以没有跳到其他望远镜,其他望远镜可以跟进以确认Blazar是可能的中微子来源。
“我们能够说,'哦,这可能是来自这个大型的。'然后,所有其他望远镜都可以真正归零并指向该特定来源。”卡普托说。
她说,作为中微子的消息来源,另一个伽玛射线天文台,在非洲西海岸的加那利群岛上的魔术,随后进行了后续观察,这有助于确认这一Blazar,TXS 0506+056。最终,更多的观测值最终取得了类似的结果。天体物理学家第一次确定了宇宙中微子的来源。后来,研究人员浏览了旧数据,表明有几个更多中微子在过去的九年半中,在Icecube检测到的可能来自同一Blazar。该结果也今天(7月12日)在杂志科学。
这意味着什么
虽然卡普托和福克斯都说他们曾怀疑布拉扎尔人参与了宇宙中微子,而且这个想法已经流行了很多年(福克斯指着一篇论文发表于2001年的预印杂志Arxiv猜测这种确切的大爆炸可能是中微子的来源),它失去了青睐。福克斯说,研究人员开始担心,天空中没有足够的烈酒来解释宇宙中微子的所有不同方向。
格兰特说,这个结果是“第一步”和“概念验证”,首先表明至少有一些中微子来自大麻。
但是,卡普托说,研究人员仍然不知道大黄花如何产生中微子。 (尽管也有伴随的论文开始弄清物理学。)研究人员可能还尚未发现其他类型的中微子来源。格兰特说,研究人员已将门槛跨越了精确的中微子天文学。但是还有很多要学习的东西。
最初出版现场科学。