7.5億光年外超大黑洞暴力撕碎恒星，壯麗的粒子雨噴薄而出，一顆幸運(yùn)的中微子正中地球靶心！

2019年一個(gè)幽靈般的中微子撞擊了南極，一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，這個(gè)中微子來源于一個(gè)撕裂恒星的黑洞，黑洞在撕裂恒星時(shí)表現(xiàn)得就像一個(gè)巨型宇宙粒子加速器。科學(xué)家們研究了一種被稱為中微子的亞原子粒子，它來源于核反應(yīng)以及放射性同位素的衰變。中微子的質(zhì)量極小，大約比電子輕500000倍。中微子不帶電荷，很少與其他粒子相互作用。

所以，它能輕易從物質(zhì)中穿過。一光年（約5.8萬億英里或9.5萬億公里）的鉛量，只能阻礙約半數(shù)中微子穿過。然而，中微子的確會(huì)偶爾與原子碰撞。碰撞發(fā)生時(shí)，它們會(huì)發(fā)射具有特殊標(biāo)識(shí)的閃光，科學(xué)家曾探測(cè)到這樣的閃光，借此確認(rèn)碰撞的存在。在上文提到的研究中，研究者檢測(cè)了他們于2019年10月1日在南極冰立方中微子天文臺(tái)探測(cè)到的一個(gè)超高能中微子。

南極冰立方中微子天文臺(tái)（圖源：Phs）

上文提到的黑洞是2MASX J20570298+1412165星系中的超大質(zhì)量黑洞。恒星被撕碎后，殘骸大約一半拋向了太空，剩下部分在黑洞周圍形成了一個(gè)發(fā)光吸積盤。（圖源：DESY科學(xué)交流實(shí)驗(yàn)室）

“射入南極冰層的中微子包含超過100兆兆電子伏特的顯著能量”研究的共同作者，目前在德國波鴻大學(xué)任職的安娜 弗朗克維亞克（Anna Franckowiak）在一場(chǎng)報(bào)告中說，“相較而言，這至少是世界上功率最大的粒子加速器：大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)所能產(chǎn)生的最大能量的10倍。

為了探明能量如此巨大的中微子的來源，科學(xué)家追蹤了它在太空的軌跡。他們發(fā)現(xiàn)它可能來自海豚座中名為"2MASX J20570298+1412165"的星系，距離地球約7.5億光年。在科學(xué)家探測(cè)到這個(gè)高能中微子的6個(gè)月之前，天文學(xué)家就用位于帕洛馬山的茲維基瞬態(tài)研究設(shè)施（Zwicky Transient Facility）探測(cè)到了來自該星系的一束輝光。這束光可能產(chǎn)生于一次潮汐瓦解事件，即一個(gè)黑洞撕碎一個(gè)恒星，這次潮汐瓦解事件被命名為“AT2019dsg”。研究者指出，一顆恒星與位于星系2MASX J20570298+1412165中心，質(zhì)量超過太陽3千萬倍的超大質(zhì)量黑洞靠得太近。

于是這顆恒星被黑洞的巨大潮汐力撕碎，原理相同的事也在地球上發(fā)生，但月球?qū)Φ厍虻某毕π〉枚啵荒苁沟厍虍a(chǎn)生潮汐現(xiàn)象?？茖W(xué)家指出這顆恒星的殘骸約一半被猛地拋入了太空，而另一半在黑洞的周圍積聚成了一個(gè)旋轉(zhuǎn)吸積盤。隨著這顆破碎恒星的物質(zhì)落入吸積盤，吸積盤變得更熱，也變得足夠明亮，使天文學(xué)家能夠在地球上觀測(cè)到它的光芒。

研究者估計(jì)，潮汐瓦解事件只有500分之1的機(jī)率產(chǎn)生中微子。這意味著科學(xué)家可能首次探測(cè)到了由一次潮汐瓦解事件產(chǎn)生的中微子。“中微子可能產(chǎn)生于潮汐瓦解事件早已在理論上被預(yù)測(cè)過了”研究的第一作者，在位于德國伊滕的德國電子同步加速器（DESY）機(jī)構(gòu)任職的德國多信使天文學(xué)家羅伯特 斯坦因（Robert Stein）告訴Space.com?！斑@是首個(gè)被觀測(cè)到的能驗(yàn)證以上預(yù)測(cè)的證據(jù)?！彼屯略凇蹲匀惶煳膶W(xué)》網(wǎng)站上詳細(xì)解釋道。

茲維基瞬態(tài)研究機(jī)構(gòu)在2019年10月19日抓取了這張AT2019dsg潮汐瓦解事件（紅圈內(nèi)）快照。

（圖片來源：茲維基瞬態(tài)研究機(jī)構(gòu)/加州理工學(xué)院光學(xué)天文臺(tái)）

這些新發(fā)現(xiàn)使我們對(duì)原本知之甚少的潮汐瓦解事件柳暗花明。具體來說，研究人員表示中微子來自黑洞吸積盤旁以接近光速噴發(fā)的物質(zhì)噴流，塞西莉亞 盧納爾迪尼（Cecilia Lunardini），來自亞利桑那州立大學(xué)的中微子天體物理學(xué)家向Space.com這樣解釋道。她和在德國電子同步加速器機(jī)構(gòu)任職的沃特爾 溫特（Walter Winter）在《自然天文學(xué)》網(wǎng)站上詳述了他們?cè)诹硪豁?xiàng)相關(guān)研究中的發(fā)現(xiàn)。盡管這些相對(duì)論性噴流噴出了多種粒子，其中多數(shù)是帶電粒子，但是它們?cè)谛请H間的磁場(chǎng)中偏轉(zhuǎn)了而沒能到達(dá)地球。與此相對(duì)的是，中微子（不帶電荷）可以在潮汐瓦解事件后像光線一樣沿直線傳播。

此次發(fā)現(xiàn)只是科學(xué)家第二次追溯到高能中微子來源，斯坦恩如是說。第一次是天文學(xué)家于2018年將類似的中微子來源追溯到耀變體TXS 0506+056，這是一個(gè)以高速旋轉(zhuǎn)的超大質(zhì)量黑洞為中心的巨大橢圓星系。

“知曉高能中微子從何而來是粒子天體物理學(xué)中的一個(gè)重大問題?！保固苟髡f。“現(xiàn)在我們有了更多證據(jù)，表明這些中微子可能來源于潮汐瓦解事件?！?/p>

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)奇怪的地方是，直到黑洞開始吞噬恒星的半年后，中微子才被探測(cè)到。這意味著潮汐瓦解事件可能會(huì)在好幾個(gè)月內(nèi)一直表現(xiàn)得像一個(gè)巨型宇宙粒子加速器，斯坦恩說。

雖然研究人員只檢測(cè)到來自此次潮汐瓦解事件的一個(gè)中微子，但斯坦恩表示：“我們檢測(cè)到了一個(gè)中微子，說明這次潮汐瓦解事件一定還產(chǎn)生了大量中微子。”斯坦恩接著說，“能看到一個(gè)是我們的幸運(yùn)?！?/p>

BY:Charles Q. Choi

FY:高中老油條

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