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史上首次!科学家借助南极望远镜追踪到“幽灵

来源:中央气象台发布时间: 2018-10-15 08:53

2018-07-15 18:03 来源:红星新闻 宇宙

原标题:史上首次!科学家借助南极望远镜追踪到“幽灵粒子”来源,宇宙探索进入新阶段

有史以来第一次,利用设置在南极的“冰立方”望远镜(IceCube),科学家在距地37亿光年之外追踪到了高能中微子信号的源头。在此前,中微子一直被称作幽灵般的粒子,对于科学家们来说,它一直是一个“神龙见首不见尾”的存在。

据悉,研究团队追踪到了发出中微子的耀变体(Blazar),即由星系中央的巨大黑洞吸积大量物质而产生的剧烈天文现象,这一星系位于猎户座肩部左侧的星座中,距离地球约40亿光年,是此次观测到的中微子的来源。

“这意味着,我们进入了人类太空研究的新时代,使得人类能够以全新的视角去研究和观察宇宙。”研究团队表示。

史上首次!科学家借助南极望远镜追踪到“幽灵

▲科学家表示,这一发现标志着人类对宇宙的探索进入了新阶段。图据CNN

中微子的追踪有什么意义?

据CNN报道,科学家表示,这一发现标志着科学家们首次有希望追踪宇宙射线的起源。“这一发现开拓了高能中微子天文学的新领域,我们期待它能为我们在宇宙和基础物理学的理解上带来突破,包括这些超高能粒子的产生方式和位置。”冰立方合作团队创始人之一,宾夕法尼亚大学物理天文学及天体物理学教授考恩(Doug Cowen)表示。

“20年来,我们这一团队的梦想之一就是确定高能宇宙中微子的来源。看起来,我们终于做到了!”他说。

据悉,这项研究结果发表在12日出版的《科学》(Science)期刊上的两篇论文中,其中一篇论文包括对中微子的探测工作,另一篇的内容则显示,此前在2014年2015年,这一耀变体曾经两次爆发并发射出中微子。

史上首次!科学家借助南极望远镜追踪到“幽灵

▲位于星系中心的超大质量黑洞将一条狭窄的高能射流射入太空。图据CNN

《科学》杂志称,地面和宇宙中的多个观测点提供的针对电磁波频谱的数据和观测,使得这一发现成为了“多信使(multimessenger)”天文学在何种程度上能够促进宇宙探索的典范。在2017年10月,“多信使”天文学曾成功帮助多国科学家直接探测到中子星合并产生的引力波及其伴随的电磁信号。

“我们已经走到了‘多信使’天文学时代的门口。”美国国家科学基金会主任科尔多瓦(France Córdova )在一份声明中表示,“每个信使——无论是电磁辐射、引力波还是现在的中微子,都使得我们对宇宙有了更全面的认知,并对深空中最强大的物体和天体现象有了更加深入的洞见。”

中微子、宇宙射线和耀变体都是什么?

此前,中微子一直被称为幽灵,因为它们极易挥发或变为蒸汽态,而且能够在不改变形态的前提下,穿越任何物质。中微子几乎没有任何质量,能够穿越最极端的环境,包括恒星、行星甚至整个星系,并保持稳定不变。在此次最新研究发现之前,科学家只发现了中微子的两个来源:太阳和一颗超新星。

史上首次!科学家借助南极望远镜追踪到“幽灵

▲中微子极易挥发,且几乎没有任何重量。图据CNN

宇宙射线,则是宇宙中最具有活力的粒子,持续从宇宙中轰击地球。其在地球大气层中的电离子,是由物理学家赫斯(Victor Hess)在1912年首次发现的,并确定它们来自太空。宇宙射线主要由质子和原子核构成,自整个宇宙中的各处发射,是极其强大的粒子加速器,使瑞士日内瓦附近的大型强子对撞机的能力都要相形见绌。

但是,自宇宙射线被发现以来,科学家们也为此陷入了长久的困惑,这些射线究竟从何而来?创造和发射它们的,又是什么?恰在此时,中微子解答了科学家们的这一困惑:因其自身携带的特殊信息,能够表明它们究竟来自何方。

而耀变体的独特标志,则是一个巨大的椭圆星系,有两个发射光和粒子的喷流,沿着黑洞旋转的轴线移动接近光源。它们可以闪耀几分钟到几个月不等的时间,而其中一个极其明亮的喷流(因此被命名为耀变体)则指向地球。

史上首次!科学家借助南极望远镜追踪到“幽灵

史上首次!科学家借助南极望远镜追踪到“幽灵

耀变体 图据CNN