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一个国际科学家团队发现了NGC1068(也称为Messier77)发射高能中微子的证据,该星系是鲸鱼座中的一个活跃星系,也是迄今为止我们最熟悉研究最充分的星系之一。一个极其微小的中微子,就能让我们了解活跃星系的中心黑洞深处?并且整个望远镜重达10亿吨,靠近南极点的2.5公里深28个足球场冰面都是它的“镜头”。
这项探测是在美国国家科学基金会支持的冰立方中微子天文台进行的,整个天文台就是一个巨大的中微子望远镜,在靠近南极点冰面下1.5至2.5公里深处,包含约10亿吨仪器化冰。它是世界上最大的中微子望远镜。冰立方由5000多个埋在南极冰下2公里的光线传感器组成,其所涉及的南极冰体足以填满几十万个奥林匹克游泳池,面积相当于28个足球场。中微子能随意穿过太空、穿过人体甚至是穿过岩石,不留痕迹。人体每秒钟有上万亿颗中微子穿过,但这种粒子堪称幽灵很难被观测到。在这体积巨大的“望远镜”中,偶尔会有中微子撞上冰中的原子核,发出微弱的闪光。而这种闪光特性,能够揭示中微子的三个基本属性及其来源。中微子特别耿直,只走直线绝不绕弯。其它带电宇宙射线运动轨迹受到磁场影响,都是弯曲缠绕的。中微子特别耿直,磁场都拿它没办法,其运动轨迹为直线。也就是说,我们能从这一头沿着它的运动轨迹往回倒,找到它们的来源。冰立方2018年对中微子源进行首次回溯观测。该源位于TXS0506+056是位于猎户座左肩的已知耀变体星系,距离我们40亿光年。
这次又有新发现!NGC1068星系是1780年首次发现的,距离我们4700万光年,可以用大型双筒望远镜观察,它是这次的发射源。研究报告以发表在2022年11月4日《科学》杂志上。
冰立方已经从NGC1068中积累了大约80个太电子伏特能量的中微子。虽然不是很多,还不足以回答我们所有的问题,但它们是实现中微子天文学的重要里程碑。
与光不同,中微子可以从宇宙中极其致密的环境中大量逃逸,并在很大程度上不受物质和渗透到河外空间的电磁场干扰,直接到达地球。尽管科学家在60多年前就设想了中微子天文学,但中微子与物质辐射的微弱相互作用,使得探测它们极其困难。中微子可能是我们探索宇宙中最极端物体的钥匙。与银河系一样,NGC1068也是一个棒旋星系,具有松散的缠绕臂和相对较小的中央凸起。然而,与银河系不同的是,NGC1068是一个活跃的星系,其中大部分辐射不是由恒星产生,而是由于物质落入黑洞中产生的辐射。它们的质量是太阳的数百万倍,堪比银河系中心黑洞。
NGC1068是一个活跃的SeyfertII型星系,从地球角度看不到黑洞所在的中心区域。在SeyfertII型星系中,核尘埃圆环掩盖了大部分由致密气体粒子产生的高能辐射,这些气体和粒子缓慢的向内盘转向星系中心。
科学家对NGC1068中心黑洞模型研究表明,气体、尘埃和辐射会阻挡伽马射线,否则伽马射线会伴随着中微子。这些来自NGC1068核心的中微子,将提高我们对超大质量黑洞周围环境的理解。
通过对TXS0506+056和NGC1068的中微子测量。虽然没有发现可能暗示量子引力效应异常的未转换证据,但冰立方天文台离回答宇宙射线起源的百年问题更近了一步。
冰立方天文台还在不断优化算法,改进分析模型。随着,越来越多的中微子被发现并溯源。它有望帮助我我们深入了解大质量黑洞的未发现奥秘和宇宙基本特性。
未来的冰立方二代天文台,比目前的冰立方阵列大10倍,不仅可以探测到更多这样的极端加速器粒子,而且还可以在更高的能量下进行研究。就好像冰立方给了我们一张通往宝库的地图。
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