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“精灵”粒子极可能源于遥远耀变体

2018-07-17 10:39 来源:科技日报

  去年9月,来自太空的一个亚原子粒子宛若“落入凡间的精灵”,横穿南极洲,犹如在平静湖面上投下一颗石子,激起阵阵涟漪,科学家争相寻找其源头。今年7月12日,数十个科研团队发表文章,认为这个亚原子粒子可能源自一个遥远的耀变体(Blazar)。

  研究人员称,新发现是方兴未艾的多信使天文学的又一次胜利,不仅有助于科学家解开宇宙中最大的谜团之一——神秘的宇宙射线“乡关何处”,也将改变人类对宇宙的看法。

  “落入凡间的精灵”拉响警报

  故事要从去年9月说起。

  2017年9月22日,位于南极洲极点处的冰立方(IceCube)中微子天文台探测到一个能量为290TeV的中微子。相比之下,目前能量最高的加速器——欧洲核子研究中心的大型强子对撞机只能把粒子加速到7TeV。

  隶属于美国国家科学基金会(NSF)的冰立方于2010年竣工,由分布在1立方千米范围内的86串光传感器构成,每串60个,位于冰层下1.5千米深处。当中微子撞击冷冻水分子的核时,会产生带电粒子,粒子减速时会发出切伦科夫光,被冰立方捕捉到。如果产生的是缪子,它的径迹又直又长,适合于根据光的位置、时间和亮度,准确重建出中微子的方向和能量。

  据中国科学院高能研究所研究员曹俊介绍,冰立方的主要科学目标是借助中微子寻找高能宇宙射线的起源。为此,2016年,冰立方团队建立了一个预警网络,希望集结不同波段望远镜之力,共同追捕中微子。观测到上述那个孤单的“精灵”后43秒,冰立方从南极通过卫星链路向天文学家网络发送了一个警报,并将该中微子标记为IceCube-170922A。

  几个天文台最初没有看到任何异常。6天后,美国国家航空航天局(NASA)费米伽玛射线太空望远镜(不断扫视天空,包括监视约2000个耀变体)团队报告说,他们发现名为“TXS 0506+056”的耀变体特别明亮,其距离冰立方团队建议的中微子方向仅0.1°,几个月前就已开始发出耀斑。很快,十几台望远镜“集中火力”研究了这个耀变体。

  英国《自然》杂志官网12日报道称,来自世界各地的多个团队在当日发表的至少7篇论文中描述了这一研究,这是科学家首次将一个遥远的星系视作高能中微子的来源。

  意大利帕多瓦天文台西蒙娜·派亚诺团队借助世界上最大的光学望远镜——10.4米口径的加那利大型望远镜,发现该耀变体距地球约37.8亿光年。

编辑: 罗予岐

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