强势围观幽灵粒子旅行75亿光年,最终

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简介:在距离我们约7.5亿光年的星系中,一个重达万个太阳的黑洞吞噬了一颗恒星。科学家在年4月发现了它。但6个月后,南极望远镜捕捉到了这一事件产生的中微子。尽管物理学家已经预测到中微子是在潮汐事件中产生的,但天文学家从未将中微子与特定的TDE现象结合起来,这使得它成为一个了不起的创举。为什么中微子在事件爆发6个月后才抵达地球,目前还不得而知。

黑洞吞噬恒星时潮汐破裂的图像。

最近发现两个超大质量黑洞在吞噬邻近恒星后发出了神秘的延迟信号。这个亮环就是积累吸盘,是黑洞周围的一圈物质,喷射出来的物质被送入太空。(来源:德国电子同步辐射加速器,科学传播实验室)

这是有史以来科学家第一次从两个吞噬了邻近恒星的超大质量黑洞接收到神秘的延迟信号。

第一种情况,大约7.5亿光年外的星系中的黑洞,重达万个太阳,吞噬了靠近它的一颗恒星。年4月,科学家发现了这种现象发出的光,但6个月后,南极洲的一架望远镜捕捉到了一个高能幽灵粒子a中微子,这显然是在吞噬盛宴期间发出的。

第二个事件涉及一个超大质量黑洞,其质量约为太阳的万倍,位于约7亿光年外的星系中。天文台发现它于年8月在一颗恒星上发射,然后在年2月突然爆发无线电波,然后在近4年后的年7月再次出现。

这两种情况都涉及所谓的潮汐中断事件,即超大质量黑洞利用其巨大的引力将一颗恒星撕成碎片。本质上是月球引力引起的地球潮汐的极端版本。然而,这样的宇宙事件仍然没有得到很好的理解,这两个新发现将极大地帮助天文学家解开它们的内部工作原理。

“每当我们探测到新的潮汐中断,总会有一些令人兴奋和意想不到的事情与之相关,”在香港大学研究高能天体物理学的戴健说。“因此有许多新的物理现象需要研究,”戴健补充道,但她没有参与这两项发现。

研究人员将潮汐中断事件归类为“短暂”现象,因为它们通常会在几天内闪光,然后变暗。耶路撒冷希伯来大学的天文学家AsafHorejs告诉《生名科学》,在这种情况下,还不完全清楚是什么产生了光。他是关于这一新事件的两篇论文的合著者。

当超大质量黑洞撕裂它的恒星盛宴时,恒星从“意大利面条形状”变成了一条长长的细流。这种物质的洪流包围着黑洞,有人认为它包围时会产生能量喷流,就像水会减少排水一样。尽管其他模型预测一些先前的恒星可能会向外爆炸,与周围的气体和尘埃一起引起耀斑,Horejs说。

一个以恒星为食的超大质量黑洞喷射出破坏性的潮汐耀斑。

在数亿光年之外的超大质量黑洞将一颗恒星撕成碎片后,它将一些物质吐回了太空。其他物质围绕黑洞中心旋转,形成明亮的吸积盘。(图片来源德国电子同步辐射装置,科学传播实验室)

鉴于黑洞周围的极端环境,在类似瑞士日内瓦大型强子对撞机的原子加速过程中,粒子可以得到极大的加速。中微子是比电子轻约50万倍的微小粒子,并且是中性的(不带电),在宇宙中飞行时不会与太多物质相互作用。

这使得一个中微子从第一次潮汐中断开始向外移动,并朝着地球移动,最终出现在一个被称为艾斯库伯中微子天文台的平方公里的仪器中,该仪器被埋在南极冰中。2月22日发表在《生活科学》杂志上的一篇新论文说,研究人员将探测到的中微子标记为IC191A,并计算出它具有近1万亿电子伏特的能量,这使它成为艾斯库伯历史上最强大的中微子之一。

虽然物理学家已经预言中微子产生于潮汐中断事件,但天文学家从未将中微子与特定的潮汐中断现象联系起来,这是第一个壮观的发现。至于为什么它在事件发生半年后才到达,Horejs说,“我也不知道”。

类似的谜团围绕着他领导的第二项研究,也发表在《自然天文学》上。在这种情况下,光——我们眼睛看到的那种光——从一个吞噬一切的黑洞中闪耀出来,然后消失,就像这些现象通常发生的那样。

霍雷什和他的合著者决定利用新墨西哥州的卡尔·詹斯基的甚大阵列射电望远镜进行后续研究,该望远镜可以探测无线电波。他们在几个月的时间里没有看到任何来自黑洞的东西,然后,在最初事件发生6个月后,突然出现了一个明亮的射电耀斑。更奇怪的是,近四年后甚大阵列收集的数据显示了另一次奇怪的射电能量爆发。

“有人可以编造一个故事,解释为什么我们在六个月后看到了一些东西,”霍雷什说。“无法解释为什么它会突然爆发,然后衰减,然后又突然爆发。它真的很有趣。”

他指出需要新的模型来解释这些延迟信号。他的团队推测,部分能量喷流以奇怪的角度喷射出来,在吸积盘旋转时产生了有时可见有时不可见的耀斑模式。另一种可能性是,恒星残骸驱动激波缓慢穿过黑洞周围的物质,随后产生能量发射,尽管没有人真正知道。

但考虑到这些事件现在似乎比最初怀疑的持续时间更长,霍雷什期待能够发现更多的潮汐中断事件,从而对其性质有更深入的了解。

戴也对探索潮汐中断现象的奥秘的前景感到兴奋。“这些事件是理想的了解黑洞的实验室,”她说,这为研究人员提供了重要的关于了解物质如何在黑洞周围增生,并产生喷射流和耀斑的线索。

她补充说,预计将于今年开始收集数据的智利维拉·c·鲁宾天文台,理论上可能会观测到数百个新的潮汐中断现象;而来自欧洲和中国的其他即将到来的太空仪器应该会增加这一收益。

“这个领域的前景非常光明,”她说。

最初发表在生活科学上。

作者:AdamMann

FY:叮当猫没有口袋

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