“博科園”B站已開通粉絲應援團，歡迎加入哦
今年四月，一位來自宇宙深處的信使，到訪了坐落北極冰層之下已經在等待它的冰立方（）。在迅速地追蹤了那位訪客的方向以后，化學學家辛運地在另一臺環繞月球運行的望遠鏡中，捕捉到了一股來自同一方向的極高能幅射流。沒錯，那位遙遠的訪客便是科學家苦苦尋覓的“高能中微子”，這一次我們總算追蹤到了它的宇宙源頭，解決了困惑天文學家一個世紀之久的疑團。
科學家總算解決了高能中微子的起源之謎。圖片：/
中微子是幾乎沒有質量的亞原子粒子，它們沒有電荷，極少與周圍環境發生互相作用，因而也被稱為“幽靈粒子”。但事實上，每一秒鐘，都有數以萬億計的“幽靈粒子”在不知不覺中穿過我們的身體。大多數的中微子都來自太陽。并且還有一小部份中微子擁有更高的能量，它們從特別深的深空中飛到我們身邊。
中微子固有的捉摸不定的屬性，妨礙了天文學家確定這種宇宙遨游者的起源，直到明日……南極的中微子觀測站和其他一些儀器的觀測，讓研究人員追蹤到了一個遙遠耀變體（）中的宇宙中微子。耀變體是諸多活躍星體中的一種，也被稱為活動星體核（AGN），在它的中央是一顆快速旋轉的超大質量黑洞。
在大部份星體的中心——包括我們的銀河系——都包含著一個質量為太陽數百萬甚至是數十億倍的巨大黑洞。在一些星體中，這個超大質量黑洞的周圍會產生一個由二氧化碳、塵埃和星體碎片組成的吸積盤。當盤中的物質落入黑洞時，引力能會轉化為光，使這種星體的中心特別明亮，因而這種星體被稱為AGN。有一些AGN會發射出以接近光速運動的相對論性噴流。科學家將它們稱之為類恒星。并且當一個星體形成的噴流剛好指向月球高能天體物理學包括，它就被稱為耀變體。它跟類恒星一樣高能天體物理學包括，只是指向了不同的角度。圖片：,NRAO/AUI/NSF
除了這般，與宇宙中微子牽手同行的還有宇宙射線，宇宙射線是不斷地撞擊月球的高能帶電粒子。所以，新的發覺覺得耀變體起碼也是速率最快的一些宇宙射線的加速器。天文學家自1912年首次發覺宇宙射線時，就對它們飽含了好奇。但這種粒子的帶電屬性令它們失利，這促使宇宙射線在快速劃過太空時，會遭到各類天體不同的牽引。最終能被成功偵測的是哪個能徑直完成太空旅行的幽靈粒子。
耀變感受加速質子（p），從而形成π介子，而π介子又會形成中微子（ν）和伽馬射線。圖中的紅色腰線代表了中微子的傳播路徑，穿過了北極洲；而伽馬射線的路徑由紅色腰線表示。圖片：/NASA
中微子天文臺的首席科學家在接受的專訪時說：“對宇宙射線來源的找尋早已持續了一個多世紀。如今，我們總算找到了一個。
眾人之力
坐落北極冰層下的2.4公里深處，由86根武器了傳感的線纜組成，每根線纜包含有60個足球大小的“數字光學模塊”。這種光學模塊配備有靈敏的光偵測器，用于搜救宇宙中最極端的天體風波輻射出的高能中微子。
坐落北極洲的。圖片：/NSF
這種偵測器是被設計來偵測中微子與原子核互相作用后發射的特點藍光。（這些藍光由反應形成的次級粒子發射。覆蓋北極的冰層會制止中微子以外的粒子到達偵測器從而污染數據。）說，偵測到中微子是罕見的風波，每年只能偵測到幾百個中微子。
當中微子穿越浮冰時會發出微弱的光，這些光能被的光電偵測器捕捉到，并追蹤到這種中微子在天空中的起源。圖片：
但是，2017年9月22日，偵測到了另一種宇宙中微子。這些中微子能量極高，大概為——幾乎比質子繞小型強子對撞機（LHC，月球上最強悍的粒子加速器）加速一圈的能量高50倍。在測量的1分鐘內，儀器發出了手動通知，提醒其他天文學家注意發覺，并接力偵測可能是粒子源的那一小塊天空。
整個團隊回應了：地面上與天空中近20臺望遠鏡，橫越電磁波的各個波段，從低能量射電波到高能伽馬射線，偵測到了那片天區。聯合觀測發覺中微子源是已知的、被稱為TXS0506+056的耀變體，距離月球大概40億光年。
2017年9月22日，向國際天文聯合會報告了偵測到高能中微子的預警。在月球和太空中的約20個天文臺進行了后續觀測，這讓科學家們就能確定哪些是高能中微子的來源，因而也就確定了宇宙射線的來源。不僅中微子之外，通過電磁光譜進行的研究還包括在伽瑪射線、x射線、光學和射電幅射波段進行的觀測。圖片：R./NSF/
比如，一些不同儀器——包括NASA月球軌道費米伽馬射線太空望遠鏡，以及加那利群島的MAGIC望遠鏡——的后續觀測也發覺了源自TXS0506+056的劇烈伽馬射線暴。另外，團隊瀏覽了檔案數據，并發覺了數十個雖然來自同一耀變體的宇宙中微子。這種粒子是偵測器在2014年末到2015年初測量到的。
的資深科學家Karle在一份申明中說道：“所有的拼圖都彼此吻合。我們檔案數據中的中微子磁暴成為一份獨立的證據。連同其他天文臺的觀測，這種證據有力地表明，這個耀變體正是高能中微子，也就是高能宇宙射線源。”
多信使天體化學學的崛起
耀變體是一種特殊類型的高光度活動星體，它能噴射出光和粒子的雙噴流束，其中一束直接對準月球。這就是為何在我們看來耀變體這么明亮的部份緣由。天文學家早已在宇宙中發覺了數千個耀變體，沒有一個像TXS0506+056一樣向我們發射中微子。說：“這一源頭具有非常之處，我們必須弄清楚它是哪些。”
耀變體TXS0506+056坐落獵戶座方向上（圖中淺黃色靶子）。圖片：Bravo/
這只是從新結果衍生出的諸多問題之一。諸如，也想曉得加速機制是哪些：耀變體究竟是怎樣讓中微子和宇宙射線達到這么驚人的速率的？基于新研究中顯示出的“多信使天體化學學”（用起碼兩種不同類型的訊號來探求宇宙）的力量，對在不久的將來能解答這種問題表示豁達。
這是多信使天文學的又一個里程碑。（第一個來自2017年10月，當時科學家宣布，她們通過觀測一個劇烈的碰撞風波發射出的電磁幅射和引力波，對兩顆超高密度的中子星碰撞進行了剖析。）從此次多信使觀測風波中我們可以學到好多：
多信使天文學（中微子、引力波和電磁波）時代的到來，還能幫助我們更好的探求宇宙。圖片：
日本國家科學基金會（NSF）校長在同一份申明中說：“多信使天體化學學的時代早已到來。每一個信使——從電磁幅射到引力波再到現今的中微子，都讓我們對宇宙有了更全面的了解，也讓我們對天空中最強悍的天體和風波有了更重要的新看法。
博科園-科學科普｜來自：原理/
博科園-傳遞宇宙科學之美
