来自被黑洞撕碎的恒星的鬼粒子揭示了宇宙粒子加速器

黑洞碎星

一个科学家团队检测到了高能量中性的存在 - 一个特别是难以捉摸的颗粒 - 在星星的破坏之后,因为它被A消耗黑洞。这次发现,在期刊中报道自然天文学该研究为超高能量宇宙射线(宇宙中最高能量粒子)的起源提供了新的线索。

包括来自超过两次机构的研究人员,包括纽约大学和德国的斯菊该研究中心专注于研究中微子——地球上只有在强大的加速器中才会产生的亚原子粒子。

中微子 - 以及他们创作的过程 - 很难被发现,使他们的发现以及超高能量宇宙射线(UheCrs)的发现,值得注意的。

叠加黑洞周围的吸积盘

黑暗之心:超大质量黑洞周围的吸积盘,喷射状结构从吸积盘流出。黑洞的极端质量扭曲了时空,使得吸积盘的远端可以被看作是在黑洞上下的图像。资料来源:DESY,科学传播实验室

“宇宙高能量中微子的起源是未知的,主要是因为他们难以抓住了难以抓住的人,”Sjoert Van Valzen解释说,在发现时,纽约州纽约州的物理系的博士后研究员解释道。“这一结果将只是第二次高能量的中微子被追溯到他们的来源。”

先前的研究是由现在荷兰莱顿大学的van Velzen和纽约大学的物理学家Glennys Farrar共同完成的自然天文学论文发现了一些最早的证据表明,黑洞摧毁了现在称为潮汐中断事件(TDES)的星星。这些发现设置了确定TDES是否可以负责产生UHECR的阶段。

研究报告自然天文学支持这一结论。

来自恒星碎片的幽灵粒子

确凿的证据:超大质量黑洞撕裂恒星后,大约一半的恒星碎片被抛回太空,而剩余的碎片在黑洞周围形成了一个发光的吸积盘。该系统明亮地照射了许多波长,并被认为产生了垂直于吸积盘的高能喷射流。在吸积盘附近,一个强大的中央引擎喷出了这些快速的亚原子粒子。资料来源:DESY,科学传播实验室

此前,ICecube Neutrino天文台是一家位于南极的国家科学基础支持探测器,报告了检测中微子,其路径后来被CALTECH的Palomar天文台追溯到ZWicky瞬态设施。

具体来说,它的测量结果显示了一个空间上的巧合,即高能中微子和在TDE(一颗被黑洞吞噬的恒星)之后发出的光。

范维尔岑解释说:“这表明这些恒星撕碎事件的威力足以加速高能粒子。”


当恒星接近黑洞时,巨大的潮汐力将其拉伸得越来越大,直到最终被撕碎。一半的恒星碎片被甩回太空,而剩下的部分形成了一个旋转的吸积盘,两股强烈的物质从吸积盘上下喷射。这个系统就像一个强大的天然粒子加速器。资料来源:DESY,科学传播实验室

“发现与TDEs相关的中微子,是理解南极冰立方体探测器识别出的高能天体物理中微子起源的一个突破,这些中微子的来源迄今还难以捉摸,”Farrar补充道,他在2009年的一篇论文中提出UHECRs可以在TDEs中加速。“中微子和tde的巧合也揭示了一个几十年的老问题:超高能量宇宙射线的起源。”

2021年2月22日自然天文学
DOI: 10.1038 / s41550 - 020 - 01295 - 8

本研究得到了国家科学基金(CAREER fund 1454816, AAG grant 1616566, PIRE grant 1545949, NSF grant AST-1518052)的资助。

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