中微子，物质中的隐形信使，它是黑洞吞噬恒星的产物

7.5亿光年外超大黑洞暴力撕碎恒星，壮丽的粒子雨喷薄而出，一颗幸运的中微子正中地球靶心！

2019年一个幽灵般的中微子撞击了南极，一项新的研究发现，这个中微子来源于一个撕裂恒星的黑洞，黑洞在撕裂恒星时表现得就像一个巨型宇宙粒子加速器。科学家们研究了一种被称为中微子的亚原子粒子，它来源于核反应以及放射性同位素的衰变。中微子的质量极小，大约比电子轻500000倍。中微子不带电荷，很少与其他粒子相互作用。

所以，它能轻易从物质中穿过。一光年（约5.8万亿英里或9.5万亿公里）的铅量，只能阻碍约半数中微子穿过。然而，中微子的确会偶尔与原子碰撞。碰撞发生时，它们会发射具有特殊标识的闪光，科学家曾探测到这样的闪光，借此确认碰撞的存在。在上文提到的研究中，研究者检测了他们于2019年10月1日在南极冰立方中微子天文台探测到的一个超高能中微子。

南极冰立方中微子天文台（图源：Phs）

上文提到的黑洞是2MASX J20570298+1412165星系中的超大质量黑洞。恒星被撕碎后，残骸大约一半抛向了太空，剩下部分在黑洞周围形成了一个发光吸积盘。（图源：DESY科学交流实验室）

“射入南极冰层的中微子包含超过100兆兆电子伏特的显著能量”研究的共同作者，目前在德国波鸿大学任职的安娜 弗朗克维亚克（Anna Franckowiak）在一场报告中说，“相较而言，这至少是世界上功率最大的粒子加速器：大型强子对撞机所能产生的最大能量的10倍。

为了探明能量如此巨大的中微子的来源，科学家追踪了它在太空的轨迹。他们发现它可能来自海豚座中名为"2MASX J20570298+1412165"的星系，距离地球约7.5亿光年。在科学家探测到这个高能中微子的6个月之前，天文学家就用位于帕洛马山的兹维基瞬态研究设施（Zwicky Transient Facility）探测到了来自该星系的一束辉光。这束光可能产生于一次潮汐瓦解事件，即一个黑洞撕碎一个恒星，这次潮汐瓦解事件被命名为“AT2019dsg”。研究者指出，一颗恒星与位于星系2MASX J20570298+1412165中心，质量超过太阳3千万倍的超大质量黑洞靠得太近。

于是这颗恒星被黑洞的巨大潮汐力撕碎，原理相同的事也在地球上发生，但月球对地球的潮汐力小得多，只能使地球产生潮汐现象。科学家指出这颗恒星的残骸约一半被猛地抛入了太空，而另一半在黑洞的周围积聚成了一个旋转吸积盘。随着这颗破碎恒星的物质落入吸积盘，吸积盘变得更热，也变得足够明亮，使天文学家能够在地球上观测到它的光芒。

研究者估计，潮汐瓦解事件只有500分之1的机率产生中微子。这意味着科学家可能首次探测到了由一次潮汐瓦解事件产生的中微子。“中微子可能产生于潮汐瓦解事件早已在理论上被预测过了”研究的第一作者，在位于德国伊滕的德国电子同步加速器（DESY）机构任职的德国多信使天文学家罗伯特 斯坦因（Robert Stein）告诉Space.com。“这是首个被观测到的能验证以上预测的证据。”他和同事在《自然天文学》网站上详细解释道。

兹维基瞬态研究机构在2019年10月19日抓取了这张AT2019dsg潮汐瓦解事件（红圈内）快照。

（图片来源：兹维基瞬态研究机构/加州理工学院光学天文台）

这些新发现使我们对原本知之甚少的潮汐瓦解事件柳暗花明。具体来说，研究人员表示中微子来自黑洞吸积盘旁以接近光速喷发的物质喷流，塞西莉亚 卢纳尔迪尼（Cecilia Lunardini），来自亚利桑那州立大学的中微子天体物理学家向Space.com这样解释道。她和在德国电子同步加速器机构任职的沃特尔 温特（Walter Winter）在《自然天文学》网站上详述了他们在另一项相关研究中的发现。尽管这些相对论性喷流喷出了多种粒子，其中多数是带电粒子，但是它们在星际间的磁场中偏转了而没能到达地球。与此相对的是，中微子（不带电荷）可以在潮汐瓦解事件后像光线一样沿直线传播。

此次发现只是科学家第二次追溯到高能中微子来源，斯坦恩如是说。第一次是天文学家于2018年将类似的中微子来源追溯到耀变体TXS 0506+056，这是一个以高速旋转的超大质量黑洞为中心的巨大椭圆星系。

“知晓高能中微子从何而来是粒子天体物理学中的一个重大问题。”，斯坦恩说。“现在我们有了更多证据，表明这些中微子可能来源于潮汐瓦解事件。”

这项发现奇怪的地方是，直到黑洞开始吞噬恒星的半年后，中微子才被探测到。这意味着潮汐瓦解事件可能会在好几个月内一直表现得像一个巨型宇宙粒子加速器，斯坦恩说。

虽然研究人员只检测到来自此次潮汐瓦解事件的一个中微子，但斯坦恩表示：“我们检测到了一个中微子，说明这次潮汐瓦解事件一定还产生了大量中微子。”斯坦恩接着说，“能看到一个是我们的幸运。”

BY:Charles Q. Choi

FY:高中老油条

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