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 天顺注册招商   2021-02-24 03:15   4 人阅读  0 条评论
天顺平台主管【QQ219871】原标题:美国宇航局的雨燕帮助领带中微子破星而出

天文学家仅第二次将一种名为高能中微子的难以捉摸的粒子与我们银河系外的物体联系起来。他们利用包括NASA的尼尔·盖勒斯·斯威夫特天文台在内的地面和太空设施,将中微子追踪到一个黑洞将一颗恒星撕裂,这是罕见的大地震发生,被称为潮汐破坏事件。

“电子天体物理学家长期以来一直认为潮汐干扰会产生高能中微子,但这是我们首次真正将它们与观测证据联系起来,”德国电子同步加速器(DESY)博士生Robert Stein说。)德国Zeuthen的研究中心和柏林洪堡大学。“但是似乎这个名为AT2019dsg的特殊事件并未在我们预期的时间或方式上产生中微子。这有助于我们更好地了解这些现象的工作方式。”

由斯坦因领导的研究结果发表在2月22日的《自然天文学》上,并可在线获得。

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观察一个怪物黑洞如何撕裂一颗恒星,可能是向地球发射了一个幽灵粒子。天文学家早就预言到,潮汐破坏事件可能产生高能中微子,这是来自我们银河系外接近于光速行进的几乎无质量的粒子。最近的一个事件称为AT2019dsg,它首次证明了这一预测的正确性,但挑战了科学家关于这些破坏性爆发过程中这些难以捉摸的粒子可能在何时何地形成的假设。

中微子是基本粒子,数量远远超过宇宙中的所有原子,但很少与其他物质发生相互作用。天体物理学家对高能中微子特别感兴趣,中微子的能量比地球上最强大的粒子对撞机产生的能量高1000倍。他们认为宇宙中最极端的事件,例如剧烈的银河爆发,会使粒子加速到接近光速的速度。这些粒子然后与光或其他粒子碰撞以生成高能中微子。2018年宣布的第一个确认的高能中微子来源是一种称为blazar的活跃星系。

当不幸的恒星离黑洞太近时,会发生潮汐破坏事件。引力产生强烈的潮汐,将恒星分解成气流。溪流的尾部逸出系统,而尾部则向后摆动,围绕着黑洞,上面有一片碎片。在某些情况下,黑洞会发射快速移动的粒子流。科学家假设潮汐的破坏会在这种粒子射流中产生高能中微子。他们还预计,无论粒子的生产过程如何,这些事件都会在其演化的早期以峰值亮度产生中微子。

AT2019dsg于2019年4月9日由Zwicky瞬变设施(ZTF)发现,这是位于南加天顺平台主管【QQ219871】州Caltech的Palomar天文台的机器人摄像机。该事件发生在距地球6.9亿光年远的一个名为2MASX J20570298 + 1412165的星系中,该星系位于Delphinus星座。

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作为对潮汐破坏的常规后续调查的一部分,Stein和他的团队要求对Swift进行可见,紫外线和X射线观察。他们还使用欧洲航天局的 XMM-Newton卫星进行了X射线测量,并利用包括新墨西哥州索科罗市的国家射电天文台的 Karl G. Jansky超大型阵列和南非射电天文台的MeerKAT望远镜进行了射电测量。

峰值亮度在5月出现。没有清晰的喷射出现。根据理论预测,AT2019dsg看起来像是中微子的候选者。

然后,在2019年10月1日,美国国家科学基金会 位于南极洲Amundsen-Scott南极站的IceCube中微子观测站检测到了一种名为IC191001A的高能中微子,并沿其轨迹回溯到了天空中的某个位置。大约七个小时后,ZTF注意到AT2019dsg也包含了相同的天空。斯坦因和他的团队认为,潮汐扰动不是中微子的来源,在500中只有一种可能性。因为检测是在事件达到峰值亮度后约五个月才进行的,所以它引发了有关这些事件何时以及如何产生中微子的问题。

“潮汐破坏事件是极为罕见的现象,在像我们这样的大星系中,每10,000至100,000年仅发生一次。天文学家目前只观察到几十个。”位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的斯威夫特首席研究员S. Bradley Cenko说。“每个事件的多波长测量有助于我们进一步了解它们,因此即使没有初始中微子检测,AT2019dsg也引起了极大的兴趣。”

例如,潮汐破坏在其热吸积盘的外部区域产生可见光和紫外线。在AT2019dsg中,这些波长在达到峰值后不久就趋于平稳。这是不寻常的,因为这种高原通常仅在几年后出现。研究人员怀疑,银河系的怪物黑洞的质量估计是太阳的三千万倍,这可能迫使恒星碎片比不存在质量较小的黑洞时更快地沉降到磁盘中。

AT2019dsg是为数不多的已知X射线辐射潮汐破坏之一。科学家认为X射线要么来自吸积盘的内部,要么靠近黑洞,要么来自高速粒子射流。在160天内,爆发的X射线以前所未有的速度衰减了98%。Stein的团队没有看到清楚的证据表明存在喷射流,而是暗示磁盘中的快速冷却最有可能解释了X射线的急剧下降。

并非所有人都对此分析表示赞同。由DESY的沃尔特·温特(Walter Winter)和坦佩的亚利桑那州立大学教授塞西莉亚·卢纳迪尼(Cecilia Lunardini)撰写的另一种解释提出,这种排放源是被一团被碎片云迅速遮盖的喷气机。研究人员在同一期《自然天文学》上发表了他们的其他解释。

天文学家认为,这些现象的无线电辐射来自于黑洞中加速粒子的喷发,这些粒子要么是喷流,要么是更适度的流出。斯坦因的团队认为AT2019dsg属于后者。科学家们还发现,无线电发射稳定地持续了几个月,并且没有像以前所假定的那样随可见光和紫外线一起衰减。

中微子的检测与多波长测量相结合,促使斯坦因和他的同事们重新思考潮汐干扰如何产生高能中微子。

无线电发射表明,即使没有清晰,有力的射流,也会发生粒子加速,并且在达到峰值紫外线和可见光亮度后仍能良好运行。Stein和他的同事认为,这些加速的粒子可能在潮汐破坏的三个不同区域产生中微子:在外盘中与紫外线碰撞,在内盘中与X射线碰撞,以及在中等程度的粒子通过碰撞流出与其他粒子。

Stein的团队建议,AT2019dsg的中微子可能来自盘的紫外线明亮的外部,这是基于这样一个事实,即粒子的能量是粒子对撞机所能达到的10倍以上。

“我们预测中微子和潮汐干扰可能是相关的,并且第一次看到数据令人兴奋,”合著者莱顿大学(Leiden University)助理教授Sjoert van Velzen说。“这是多信使天文学的力量的另一个例子,它结合了光,粒子和时空波纹来进一步了解宇宙。” 当我还是一名研究生时,人们常常预言到了这个新的天文学时代的到来,但是现在真正成为其中的一部分是非常有益的。”

戈达德与宾州州立大学,新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室以及弗吉尼亚州杜勒斯的诺斯罗普·格鲁曼创新系统公司共同管理Swift任务。其他合作伙伴包括英国的莱斯特大学和穆拉德空间科学实验室,布雷拉天文台以及意大利的意大利航天局

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