来自超大质量黑洞的中微子

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原作：Daniel Clery

编译：艾宇熙

校对：黄雪妮 郑仓晟

排版：余家劲

后台：库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳

原文链接：https://science.sciencemag.org/content/371/6532/872

中微子无处不在。每秒钟穿过你身体的中微子就有万亿个之多。然而，中微子不带电，也几乎没有质量，这意味着它很难与任何物质发生作用，也就很难捕捉和观测。科学家们每年仅能探测到十个左右的中微子，并且此前科学家们仅发现了一个中微子的可能来源。近期，南极的冰立方中微子天文台追踪到了另一个中微子的来源：距我们7.5亿光年的星系中一个正在撕裂恒星的超大质量黑洞。

“如果这是对的，那这个故事真是太令人激动了，” 来自希伯来大学的理论学家Tsvi Piran说。这项发现表明，潮汐瓦解事件（tidal disruption event）可能是高能中微子和宇宙射线的一个主要来源。（了解更多关于“ ”）

目前，探测中微子的唯一方法就是等着有中微子撞上原子核。如果撞击发生，就会产生闪光和一些粒子残骸。这种撞击发生的频率极低，因此研究者们需要用大量的物质作为“靶子”。南极的冰立方中微子天文台就使用了一立方千米的冰作为观测对象，其间分布着光子探测器。

2017年，冰立方第一次将一个探测到的中微子和它的深空来源联系起来。这个中微子来自一个极亮的星系，又称耀变体。耀变体星系中包含超大质量黑洞，它会吞进大量物质并喷出粒子流。

2019年10月1日，冰立方探测到了另一个可能来自深空的中微子。冰立方的研究员们向天文学家们报告了此事，让天文学家向着粒子来源的方向观测天空。美国加利福尼亚州的一台望远镜找到了可能的来源，一次潮汐瓦解事件。这项研究近期发表在《自然·天文学》期刊上。论文的第一作者是来自德国电子同步加速器粒子物理实验室的Robert Stein。

潮汐瓦解事件艺术想象图

迄今为止，人类观测到了不到100次潮汐瓦解事件。研究人员认为潮汐瓦解事件指超大质量黑洞撕裂距离它过近的恒星的过程。在这个过程中，一半的恒星质量被拖拽在黑洞周围形成一个盘，其余的部分形成弧形的长带。新的结果表明潮汐瓦解事件也可产生短时间的粒子喷射，就像耀变体爆发时那样。

目前仅有的两个有推测来源的中微子都来自于喷流，因此喷流正在成为对深空中微子来源的优先解释（优先于中子星或恒星爆炸）。宇宙中的喷流形成中微子的原理其实与地球上粒子物理学家们所做的类似：用高能的光子束冲击物质。同时喷流也可能是高能粒子射线的来源。

目前冰立方定位中微子来源的能力还很弱，因此此次潮汐瓦解事件出现在中微子入射的方向也不能排除是巧合。总之，人类还需要探测更多的中微子并确定它们的来源，才能进一步完善理论。

责任编辑：邱煜欣

牧夫新媒体编辑部

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