天文学家将宇宙中微子的来源追溯到怪物黑洞

美国国家航空航天局（NASA）的费米（Fermi）（左上角）取得了新的成绩，即在遥远星系中发现了一个巨大的黑洞，这是IceCube中微子天文台观测到的高能中微子的来源（传感器线，底部）。学分：索诺玛州立大学的NASA / Fermi和Aurore Simonnet

使用NASA费米伽马射线太空望远镜的科学家们有史以来第一次发现了来自我们银河系外部的高能中微子的来源。这种中微子以几乎光速传播了37亿年，然后才在地球上被发现。这比科学家能够识别出的其他任何中微子都远。

高能中微子是难以捕捉的粒子，科学家认为它们是由宇宙中最强大的事件（例如星系合并和掉落在超大质量黑洞中的物质）产生的。它们以仅比光速低的速度移动，并且很少与其他物质相互作用，从而使它们能够跨十亿光年的距离不受阻碍地移动。

中微子是由一个国际科学家团队在美国国家科学基金会位于阿蒙森–斯科特南极站的IceCube中微子观测站发现的。费米通过追寻中微子的来源，追溯其路径回到猎户座星座中一个遥远的超大质量黑洞发出的伽马射线光。

2017年9月22日发现了高能中微子，使天文学家追逐其源头-一个遥远星系中的超大质量黑洞。学分：美国宇航局的戈达德太空飞行中心

“再次，费米在一个被称为多信使天文学的不断发展的领域中又做出了一次巨大的飞跃，”位于华盛顿的美国宇航局总部天体物理部主任保罗·赫兹说。中微子和引力波提供有关宇宙中最极端环境的新信息。但要最好地了解他们在告诉我们什么，我们需要将它们与“信使”天文学家最了解的“光”联系起来。

科学家研究中微子以及宇宙射线和伽玛射线，以了解湍流宇宙环境（例如超新星，黑洞和恒星）中正在发生的事情。中微子显示环境中发生的复杂过程，而宇宙射线显示暴力活动的力量和速度。但是，科学家依靠伽马射线（最有能量的光形式）来明亮地标记出哪些宇宙源正在产生这些中微子和宇宙射线。

“最极端的宇宙爆炸会产生引力波，而最极端的宇宙加速器则会产生高能中微子和宇宙射线，”位于费米大面积望远镜协作组织的美国宇航局戈达德太空飞行中心的里贾纳·卡普托（Regina Caputo）说。 。“通过费米，伽马射线为这些新的宇宙信号提供了桥梁。”

来自TXS 0506 + 056的费米检测到的伽马射线显示为扩展圆圈。它们的最大尺寸，颜色（从白色（低）到洋红色（高））以及相关的色调表示每条射线的能量。第一个序列显示了典型的发射；第二幅图显示了2017年爆发的中微子探测。学分：NASA / DOE / Fermi LAT合作实验室，Matt Russo和Andrew Santaguida / SYSTEM Sounds

这一发现是《科学》杂志上周四发表的两篇论文的主题。来源识别文件还包括主要大气伽马成像切伦科夫望远镜的重要后续观察，以及来自NASA尼尔·盖勒斯·斯威夫特天文台和许多其他设施的其他数据。

2017年9月22日，使用IceCube的科学家检测到中微子以约300万亿电子伏特的能量撞击南极冰的迹象，是地球上最强大的粒子加速器可达到的能量的45倍以上。这种高能量强烈表明，中微子必须来自太阳系之外。通过IceCube的路径回溯表明中微子来自天空，自动警报通知全球的天文学家在该区域搜索可能与事件相关的耀斑或爆发。

费米大面积望远镜的数据显示，在中微子到达时，一个著名的活跃星系发射的伽马射线增强了。这是一种称为blazar的活跃星系，它有一个超大质量的黑洞，其质量是太阳质量的数百万至数十亿倍，它以接近光速的方向向相反方向喷发粒子流。酒桶特别明亮且活跃，因为其中一架喷气机恰好几乎直接指向地球。

日本广岛大学的费米科学家田中康幸（Yasuyuki Tanaka）是第一个将中微子事件与命名为TXS 0506 + 056（简称TXS 0506）的大事件联系起来的人。

“费米的LAT用伽马射线监视整个天空，并监视约2,000种blazar的活动，但TXS 0506确实脱颖而出，”戈达德的NASA博士后研究员Sara Buson说，他与科学家Anna Franckowiak进行了数据分析位于德国Zeuthen的Deutsches Elektronen-Synchrotron研究中心。“这种大爆炸位于由IceCube确定的天空位置的中心附近，在中微子探测时，这是费米十年来最活跃的一次。”

NASA的费米伽马射线太空望远镜是与美国能源部合作开发的天体物理学和粒子物理学合作伙伴，法国，德国，意大利，日本，瑞典和美国的学术机构和合作伙伴也做出了重要贡献。NASA博士后研究计划由大学空间研究协会根据与NASA的合同进行管理。