孤独的高能量Neutrino可能来自遥远的星系的碎星

大约7亿年前，一个微小的亚原子粒子诞生在一个遥远的星系中，并开始了穿越我们浩瀚宇宙的旅程。那颗中微子终于在去年10月到达了地球的南极，掀起了埋在南极冰层深处的探测器。几个月前，加利福尼亚的一架望远镜记录了同一遥远星系摩擦产生的明亮辉光，这就是所谓的＆＃34;的证据。潮汐破坏事件＆＃34; （TDE），很可能是恒星被超大质量黑洞切碎的结果。

根据发表在《自然天文学》杂志上的两篇新论文（这里和这里），孤独的中微子很可能是从TDE诞生的，TDE充当了遥远星系中心附近的宇宙尺度粒子加速器，喷出了高能亚原子黑洞消耗了作为恒星物质的粒子。这一发现还阐明了超高能宇宙射线的起源，数十年来一直困扰着天文学家的这个问题。

＆＃34;宇宙高能中微子的起源是未知的，主要是因为众所周知，它们很难固定下来，＆＃34;共同作者Sjoert van Velzen说，他在发现时是纽约大学的博士后。 ＆＃34;此结果只是高能中微子第二次被追溯到其来源。

中微子的行进速度非常接近光速。约翰·厄普代克（John Updike）1959年的诗，宇宙胆，＆＃34;向中微子的两个最定义的特征致敬：它们没有电荷，而且几十年来，物理学家认为它们没有质量（实际上它们只有很小的质量）。中微子是宇宙中最丰富的亚原子粒子，但它们很少与任何类型的物质相互作用。数百万个微小的微粒不断地每秒轰炸着我们，但它们却不知不觉地穿过了我们。这就是为什么艾萨克·阿西莫夫（Isaac Asimov）将它们称为“幽灵颗粒”的原因。

如此低的相互作用速率使中微子极难被发现，但由于它们是如此轻，它们可以不受与其他物质粒子碰撞的阻碍而逃逸（因此在很大程度上保持不变）。这意味着它们可以为天文学家提供有关遥远系统的有价值的线索，而通过跨电磁谱的望远镜以及引力波可以学到的东西可以进一步丰富这些线索。这些不同的信息源一起被称为“多信使”。天文学。

到达地球的大多数中微子来自我们自己的太阳，但是中微子探测器时不时地会拾取来自更远地方的稀有中微子。最新发现就是这种情况：中微子在遥远的星系中开始飞行，该星系是由碎星的死亡喉咙诞生的德尔菲纳斯星座中一个尚未命名的星系。

正如我们之前报道的那样，这是一个普遍的误解，认为黑洞的行为就像宇宙的吸尘器一样，疯狂地吸走了周围的任何物质。实际上，尽管黑洞也很容易被吞噬，但只有超过事件视界的东西（包括光）会被吞下并且无法逃脱。这意味着物体的一部分实际上是通过强大的喷射器喷出的。如果该物体是恒星，则由黑洞强大的引力将其切碎（或意大利面化）的过程发生在事件视界之外，而恒星原始质量的一部分为猛烈地向外弹出。这又会在黑洞周围形成旋转的物质环（又称吸积盘），并发射出强大的X射线和可见光。

潮汐扰动描述了当一个小物体通过非常接近更大的物体时所产生的巨大力，就像一颗恒星离超大质量黑洞太近了。 ＆＃34;越接近某物，重力越强。这意味着黑洞的重力比恒星的远侧更强地拉动恒星的近侧，从而产生拉伸效果。德国DESY的合著者Robert Stein说。 ＆＃34;随着恒星越来越近，这种拉伸变得更加极端。最终它将星星撕裂，然后我们将其称为潮汐破坏事件。这是导致地球潮汐的相同过程，但幸运的是，对我们来说，月球的拉力不足以粉碎地球。

TDE在我们的宇宙中很常见，即使迄今为止仅检测到了少数TDE。例如，在2018年，天文学家宣布了一颗恒星被黑洞切碎后的第一张直接影像，该黑洞被比我们的太阳大2000万倍的质量的黑洞摧毁了。这对碰撞的星系是一对离地球约1.5亿光年的Arp 299。去年秋天，天文学家记录了一颗被超大质量黑洞切碎的恒星的最终死亡喉咙，并在《自然天文学》中发表了这一发现。

最近的TDE发出的辉光是在2019年4月9日由加利福尼亚州帕洛玛山天文台的Zwicky瞬变设施（ZTF）首次检测到的，自2018年上线以来，已经发现了30多次此类事件。近五个月随后，在2019年10月1日，南极的IceCube中微子观测站记录了来自与TDE方向相同的高能中微子的信号。精力充沛吗？ DESY的合著者Anna Franckowiak认为能量超过100太电子伏特（TEV），是大型强子对撞机产生的亚原子粒子最大能量的10倍。

检测到这种孤立的高能中微子的可能性只有500分之一。＆＃34;这是第一个与潮汐破坏事件有关的中微子，为我们带来了宝贵的证据，＆＃34;斯坦说。 ＆＃34;潮汐破坏事件尚未得到很好的理解。中微子的探测表明在吸积盘附近存在一个强大的中央发动机，喷出了快速粒子。对射电，光学和紫外线望远镜数据的综合分析为我们提供了TDE可以充当巨大粒子加速器的其他证据。

这是通过组合多个数据源以获取同一天体事件的不同观点而获得的所有新知识的又一个示例。 ＆＃34;合并的观察结果证明了多信使天文学的威力，＆＃34; DESY和柏林洪堡大学的合著者Marek Kowalski说。 ＆＃34;如果没有检测到潮汐破坏事件，中微子将只是其中之一。如果没有中微子，那么对潮汐破坏事件的观察将只是其中之一。只有通过这种结合，我们才能找到加速器并了解有关内部过程的新知识。

至于未来，我们可能只会在这里看到冰山一角。将来，我们希望在高能中微子及其来源之间找到更多的关联，＆＃34;威斯康星大学麦迪逊分校的弗朗西斯·哈尔岑说，他没有直接参与这项研究。 ＆＃34;正在建造新一代望远镜，它将对TDE和其他潜在的中微子源提供更高的灵敏度。 IceCube中微子探测器的计划扩展甚至更重要，这将使宇宙中微子探测的数量增加至少十倍。＆＃34;