设为首页收藏本站

弧论坛

 找回密码
 立即注册
搜索
热搜: 活动 交友 discuz
查看: 700|回复: 0

离破解百年宇宙线之谜更进一步

[复制链接]

5904

主题

6599

帖子

7159

积分

坛主

Rank: 10Rank: 10Rank: 10

积分
7159
发表于 2022-7-30 20:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
离破解百年宇宙线之谜更进一步[color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]

[color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]Original [color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]不二北斗
原理 [color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]2022-07-27 05:32
[color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]Posted on 浙江
[color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]


                               
登录/注册后可看大图



                               
登录/注册后可看大图

  百年谜题:宇宙线的起源  

宇宙线是一种来自外太空的高能带电粒子,它们的能量可高达10²⁰eV,远高于用地球上最强大的粒子加速器(即大型强子对撞机,LHC)所能达到的能量。这些粒子以接近光速的速度在宇宙中传播,不断地轰击着地球。

一百多年来,天体物理学家都试图了解这些来自外太空的高能粒子的性质和起源,并想要知道究竟是什么样的强大力量在推动着它们。但由于宇宙线是带电粒子,所以它们在传播途中会受到星系磁场的影响从而发生偏转,这就使得追踪宇宙线的真正起源变得极其棘手。

幸运的是,在宇宙线的诞生地实际上还会产生其他粒子,其中包括伽马射线与中微子。与伽马射线不同,天体物理中微子完全是在涉及宇宙线加速的过程中产生的。此外,由于中微子还具有电中性的特点,因此它们可以不受电磁力的影响,所以天体物理中微子可被用作为寻找宇宙线源的独特工具。

作为宇宙中的基本粒子之一,中微子就像是幽灵一般,非常难以捉摸。它们的质量非常微小,几乎不与任何物质相互作用。它们可以轻易地穿过地球,而不留下痕迹,因此探测中微子也是一件非常具有挑战性的事。尽管迄今为止,科学家已经收集了大量的观测数据,但高能的天体物理中微子与产生它们的天体物理源之间的联系,仍是一个悬而未决的问题。


  聚焦耀变体  

在高能中微子的候选来源中,耀变体是一类广受关注的天体。

耀变体是一类“活动星系核”(AGN),由位于其宿主星系中心的超大质量黑洞驱动。AGN的一个标志性几何特征是,从快速旋转的黑洞的两极会发射出的相对论喷流,而耀变体指的就是喷流恰好指向的是地球的AGN。

深埋在南极冰层中的冰立方中微子天文台(IceCube)是目前运行中的最灵敏的中微子探测器。2017年,IceCube测到了一个中微子,科学家追踪到,它来自耀变体TXS 0506+056

                               
登录/注册后可看大图
耀变体将中微子和宇宙射线引向地球的艺术沟详图。(图/IceCube / NASA)

这篇发表在《科学》杂志上的论文一经发表,就引发了一场关于耀变体是否就是宇宙线的加速器的争论。


  前所未有的证据  

现在,一项新的多信使研究让我们距离揭开这个谜团又近了一步。一个国际物理学家团队在《天体物理学期刊快报》杂志上发表了一篇论文,报告了他们以前所未有的置信水平,证明了耀变体是天体物理中微子的起源。

2017年,研究人员利用IceCube收集的中微子数据,以及一份被确定为耀变体的天体目录,发现了强有力的证据,表明观测到的高能中微子源自于耀变体的一个子集。当时,这一结论是巧合的概率不到百万分之一。

在新的研究工作中,研究人员突破了以往搜索的局限性。他们通过使用IceCube在2008到2015年间收集到的中微子数据,将2017年的发现变成了无可争议的证据。新的统计分析提供了观测证据,让研究人员以前所未有的置信水平明确地证明,高能天体物理中微子与耀变体有关,耀变体就是天体物理中微子的“工厂”,也是银河系外的宇宙射线加速器。


  多信使天文学的未来  

发现这些高能中微子的“工厂”是天体物理学的一个重要里程碑。它使我们在揭示宇宙线起源的百年之谜上向前迈出了一步。接下来,研究人员将研究这些耀变体,以了解是什么让它们成为如此优异的宇宙线加速器的。此外,目前的统计分析只集中在了IceCube的最有希望的那部分中微子数据集上。研究人员认为,更进一步的精密分析或许还将带来更多的发现。

这项研究体现了多信使天文学的重要性。几千年来,天文学家和天体物理学家依靠光来研究宇宙。但现在,除了光之外,他们还可以探测到其他“信使”,如宇宙线、中微子和引力波。这就像是触觉、听觉和视觉同时在发挥作用,帮助我们更好地探索世界。在天体物理学中也是如此,从不同信使的多次探测中得到的洞见,要比只从光中得到的要详细得多。

#创作团队:
撰文:不二北斗
排版:雯雯
#参考来源:
https://news.clemson.edu/discovery-brings-scientists-one-step-closer-to-solving-century-old-cosmic-ray-mystery/
https://news.wisc.edu/what-is-a-blazar/
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ac7d5b
#图片来源:
封面图&首图:Clemson University graduate student Benjamin Amend


大道至简 万物于弧
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

手机版|Archiver|小黑屋|国际弧学研究会    

GMT-7, 2024-3-29 05:41 , Processed in 1.206209 second(s), 25 queries .

Powered by Discuz! X3.1

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表