一组科学家探测到一种高能中微子的存在——一种特别难以捉摸的粒子——在一颗恒星被黑洞吞噬而毁灭后出现。这一发现发表在《自然天文学》杂志上，为超高能量宇宙射线的起源提供了新的线索。超高能量宇宙射线是宇宙中能量最高的粒子。

 

包括纽约大学和德国DESY研究中心在内的二十多个机构的研究人员参与了这项工作，他们主要研究中微子——只有在强大的加速器中才能产生的亚原子粒子。

 

中微子——以及它们的产生过程——很难被探测到，这使得它们和超高能量宇宙射线(UHECRs)的发现值得注意。天富平台

 

超大质量黑洞周围的吸积盘

 

黑暗之心:超大质量黑洞周围的吸积盘，喷射状结构从吸积盘流出。黑洞的极端质量扭曲了时空，使得吸积盘的远端可以被看作是在黑洞上下的图像。资料来源:DESY，科学传播实验室

 

“宇宙高能中微子的起源是未知的，主要是因为它们是出了名的难以确定，”Sjoert van Velzen解释道，他是该论文的主要作者之一，也是该发现时纽约大学物理系的博士后研究员。“这将是人们第二次追踪到高能中微子的源头。”

 

荷兰莱顿大学的van Velzen和纽约大学物理学家、《自然天文学》新论文的合著者Glennys Farrar之前的研究发现了一些黑洞在现在被称为潮汐破坏事件(TDEs)中摧毁恒星的最早证据。这些发现为确定TDEs是否能够产生UHECRs奠定了基础。

 

发表在《自然天文学》杂志上的这项研究为这一结论提供了支持。天富平台

 

来自恒星碎片的幽灵粒子

 

确凿的证据:超大质量黑洞撕裂恒星后，大约一半的恒星碎片被抛回太空，而剩余的碎片在黑洞周围形成了一个发光的吸积盘。该系统明亮地照射了许多波长，并被认为产生了垂直于吸积盘的高能喷射流。在吸积盘附近，一个强大的中央引擎喷出了这些快速的亚原子粒子。资料来源:DESY，科学传播实验室

 

此前，位于南极的冰立方中微子观测站(一个由美国国家科学基金会资助的探测器)报告发现了一颗中微子，随后加州理工学院帕洛玛天文台的兹威基瞬变装置跟踪了它的路径。

 

具体来说，它的测量结果显示了一个空间上的巧合，即高能中微子和在TDE(一颗被黑洞吞噬的恒星)之后发出的光。

 

范维尔岑解释说:“这表明这些恒星撕碎事件的威力足以加速高能粒子。”

 

 

当恒星接近黑洞时，巨大的潮汐力将其拉伸得越来越大，直到最终被撕碎。一半的恒星碎片被甩回太空，而剩下的部分形成了一个旋转的吸积盘，两股强烈的物质从吸积盘上下喷射。这个系统就像一个强大的天然粒子加速器。资料来源:DESY，科学传播实验室

 

“发现与TDEs相关的中微子，是理解南极冰立方体探测器识别出的高能天体物理中微子起源的一个突破，这些中微子的来源迄今还难以捉摸，”Farrar补充道，他在2009年的一篇论文中提出UHECRs可以在TDEs中加速。“中微子和tde的巧合也揭示了一个几十年的老问题:超高能量宇宙射线的起源。”