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南极冰立方探测器,发现了10个来自费米气泡的超高能量中微子

日期:2019-12-20 来源: 评论:

[摘要]费米气泡是两个巨大的气团和宇宙射线组成的球体,它们高高地耸立在银河系上空,覆盖的区域大致与银河系本身一样大。这些巨大的太空气泡可能是由银河系中心物质的强烈外流所推动的。2010年天文学家们宣布,使用费米伽马射线太空望远镜发现了两个巨大的气泡...……

费米气泡是两个巨大的气团和宇宙射线组成的球体,它们高高地耸立在银河系上空,覆盖的区域大致与银河系本身一样大。这些巨大的太空气泡可能是由银河系中心物质的强烈外流所推动的。

2010年天文学家们宣布,使用费米伽马射线太空望远镜发现了两个巨大的气泡。 这些斑点集中在银河系的核心, 但它们在银河系的平面上方和下方延伸距离超过了25,000光年。它们的起源仍然是一个谜,但无论它们怎么到达遥远的地方的,它们都会发出大量的高能辐射。

最近南极洲的冰立方中微子探测望远镜阵列,报告发现了10个来自费米气泡的超高能量中微子。这个发现导致天体物理学家推测:一些疯狂的亚原子正在相互作用。最终可能证明的结果是,费米气泡比我们想象的更神秘。

用热气体做一个大球体并不容易。首先你需要能量,而且是大量的能量。这种能将热气体传播到25000光年以外的能量,对于一个典型的星系来说并不容易。然而费米气泡所具有的独特的方向,均匀地在银河系中心上下延伸,有力地说明它们可能与我们的中心特大质量黑洞人马座A*有关。

也许是数百万年前, 人马座A黑洞*美美地吃了一顿, 然后导致了严重的的消化不良。陨落的材料被高温烘烤,在一种复杂的电力和磁力的舞蹈中被扭曲,并且在落入之前设法逃离事件视界的离合器。这种物质充满了令人难以置信的能量,随着加速到接近光速的粒子喷流,从星系中心疾驰而去。当它们逃到安全的地方时,这些粒子扩散并变薄,并保持其能量状态至今。

还有一种可能是,一颗恒星距离人马座A黑洞*太近,它被撕成了碎片,在一个暴力事件中释放出了所有强大的引力能量,导致气泡的形成。或许这与黑洞本身无关,但却影响了核心中的众多恒星,或许数十或数百颗密集的恒星在同一时间变成超新星,将这些气体羽状物喷射到银河系之外。

第三种可能是以上推测都不存在。无论如何,费米气泡就在那里,它们是如此巨大,人类科学家们目前还无法理解它们的形成过程。

你不能用肉眼看到费米气泡。 尽管它们的温度很高,但它们内部的气体非常稀薄,几乎看不见。但它们内部的某种东西能够产生能量最高的光:伽马射线,费米团队就是这样发现它们的。

我们认为伽马射线是由宇宙射线在气泡中产生的,而宇宙射线本身就是高能粒子。这些粒子,大部分是电子,但也可能有一些更重的粒子,它们四处撞击,发出独特的伽马射线。

但伽马射线并不是高能粒子能够产生的唯一物质。有时宇宙射线相互作用,对物质和能量进行一些复杂的亚原子舞蹈,并释放出中微子,这是一种几乎没有质量的粒子,它只通过弱核力与其他粒子相互作用,这意味着它几乎从未与正常物质发生作用。

坐落于南极的冰立方天文台, 使用一立方公里的纯南极水冰作为中微子探测器:每隔一段时间,一个高能中微子通过冰与水分子相互作用,建立一个多米诺骨牌般的连锁反应,可以导致更多的粒子雨和闪光。由于该探测器的性质,在确定中微子的确切起源位置方面,冰立方的表现并不是最棒的。但到目前为止,它已经发现了10个这样的小幽灵,它们大致来自两个费米气泡的方向。

所以某些东西能够在费米气泡内部产生这些非常奇特的中微子?当然也可能只是一个巧合,中微子确实来自气泡后面的宇宙的某个遥远的地方。更重要的是,宇宙射线以某种方式产生了所有的伽马射线,尽管我们不确定它是如何产生的。也许我们会很幸运: 气泡内部有一组相互作用,产生了伽马射线和合适的中微子,这些中微子可以被冰立方探测到。这将是解释费米气泡本身物理性质的一大进步,并为我们提供了关于它们起源的重大线索。

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