來自超大質量黑洞的中微子

週一 · 知古通今|週二 · 牧夫專欄

週三 · 太空探索|週四 · 觀測指南

週五 · 深空探測|週六 · 茶餘星話|週日 · 視頻天象

原作：Daniel Clery

編譯：艾宇熙

校對：黃雪妮 鄭倉晟

排版：餘家勁

後臺：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳

原文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/371/6532/872

中微子無處不在。每秒鐘穿過你身體的中微子就有萬億個之多。然而，中微子不帶電，也幾乎沒有質量，這意味着它很難與任何物質發生作用，也就很難捕捉和觀測。科學家們每年僅能探測到十個左右的中微子，並且此前科學家們僅發現了一箇中微子的可能來源。近期，南極的冰立方中微子天文臺追蹤到了另一箇中微子的來源：距我們7.5億光年的星系中一個正在撕裂恆星的超大質量黑洞。

“如果這是對的，那這個故事真是太令人激動了，” 來自希伯來大學的理論學家Tsvi Piran說。這項發現表明，潮汐瓦解事件（tidal disruption event）可能是高能中微子和宇宙射線的一個主要來源。（瞭解更多關於“ ”）

目前，探測中微子的唯一方法就是等着有中微子撞上原子核。如果撞擊發生，就會產生閃光和一些粒子殘骸。這種撞擊發生的頻率極低，因此研究者們需要用大量的物質作爲“靶子”。南極的冰立方中微子天文臺就使用了一立方千米的冰作爲觀測對象，其間分佈着光子探測器。

2017年，冰立方第一次將一個探測到的中微子和它的深空來源聯繫起來。這個中微子來自一個極亮的星系，又稱耀變體。耀變體星系中包含超大質量黑洞，它會吞進大量物質並噴出粒子流。

2019年10月1日，冰立方探測到了另一個可能來自深空的中微子。冰立方的研究員們向天文學家們報告了此事，讓天文學家向着粒子來源的方向觀測天空。美國加利福尼亞州的一臺望遠鏡找到了可能的來源，一次潮汐瓦解事件。這項研究近期發表在《自然·天文學》期刊上。論文的第一作者是來自德國電子同步加速器粒子物理實驗室的Robert Stein。

潮汐瓦解事件藝術想象圖

迄今爲止，人類觀測到了不到100次潮汐瓦解事件。研究人員認爲潮汐瓦解事件指超大質量黑洞撕裂距離它過近的恆星的過程。在這個過程中，一半的恆星質量被拖拽在黑洞周圍形成一個盤，其餘的部分形成弧形的長帶。新的結果表明潮汐瓦解事件也可產生短時間的粒子噴射，就像耀變體爆發時那樣。

目前僅有的兩個有推測來源的中微子都來自於噴流，因此噴流正在成爲對深空中微子來源的優先解釋（優先於中子星或恆星爆炸）。宇宙中的噴流形成中微子的原理其實與地球上粒子物理學家們所做的類似：用高能的光子束衝擊物質。同時噴流也可能是高能粒子射線的來源。

目前冰立方定位中微子來源的能力還很弱，因此此次潮汐瓦解事件出現在中微子入射的方向也不能排除是巧合。總之，人類還需要探測更多的中微子並確定它們的來源，才能進一步完善理論。

責任編輯：邱煜欣

牧夫新媒體編輯部

『天文溼刻』 牧夫出品