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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

2019-09-15 点击:1756
费米泡沫是两个巨大的气团和宇宙射线的球体,它们高出银河系,覆盖的面积大致与银河系一样大。这些巨大的空间气泡可能是由银河系中心强烈的物质流出所驱动的。

2010年,天文学家宣布使用费米伽玛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,但它们在银河系平面上下延伸超过25,000光年。它们的起源仍然是一个谜,但无论它们如何到达遥远的地方,它们都会发出大量的高能辐射。

最近在南极洲的冰块中微子探测器阵列报道了来自费米气泡的10个超高能中微子。这一发现促使天体物理学家推测一些疯狂的亚原子正在相互作用。最终结果可能证明费米泡沫比我们想象的更神秘。

用热气体制造大球体并不容易。首先,你需要能量,而且需要很多能量。对于典型的星系来说,这种将热气体转化为能量超过25,000光年的能力并不容易。然而,费米气泡在银河系中心上下均匀延伸的独特方向强烈暗示它们可能与我们的中心超大质量黑洞射手座A *有关。

也许数百万年前,射手座一个黑洞*吃了一顿美餐然后引起了严重的消化不良。倒下的材料在高温下烘烤,在复杂的电力和磁力的舞蹈中扭曲,并设法逃脱事件视界的离合器,然后落入其中。这种材料充满了令人难以置信的能量,因为它加速到接近光速的粒子射流,远离银河系的中心。当它们逃到安全的地方时,这些颗粒会扩散并变薄,并保持其能量状态至今。

星也有可能太靠近射手座A的黑洞。它被撕成碎片,在猛烈的事件中释放出所有强大的引力能量,导致形成气泡。也许这与黑洞本身无关,但它影响了核心中的许多恒星。也许数十或数百颗密集的恒星同时成为超新星,将这些气体喷出银河系。

第三种可能性是上述推测都不存在。无论如何,费米气泡在那里,它们是如此巨大,人类科学家仍然无法理解它们的形成。

肉眼无法看到费米气泡。尽管它们的温度很高,但它们内部的气体非常薄,几乎看不见。但是他们内部的东西可以产生最有活力的光:伽马射线,这是费米团队发现的。

我们相信伽玛射线是由气泡中的宇宙射线产生的,而宇宙射线本身就是高能粒子。大多数这些粒子都是电子,但可能会有一些较重的粒子撞击并发出独特的伽马射线。

但伽马射线并不是高能粒子能产生的唯一物质。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,并释放中微子,中微子是几乎没有质量的粒子,只能通过弱核力与其他粒子相互作用,这意味着它几乎不会与正常物质相互作用。

位于南极洲的冰立方天文台,一立方公里的纯南极水冰被用作中微子探测器:每隔一段时间,高能中微子与冰分子通过冰相互作用,形成类似多米诺骨牌的链式反应会导致更多的颗粒雨和闪光。由于探测器的性质,冰块的性能不是确定中微子的确切原点的最佳方式。但到目前为止,它已经发现了10个这样的小鬼,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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