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费米帮助将Cosmic Neutrino链接到Blazar Blast

2021-07-01 09:50:18来源:

近10亿年前,在银河系中心的黑洞被称为PKS B1424-418产生了强大的爆发。来自这次爆炸的光线于2012年开始抵达地球。现在,天文学家使用来自美国宇航局的费米伽玛射线空间望远镜的数据表明,在同一时间左右看到的令人挑剔的中微子是在同一事件中出生的。


美国宇航局戈达德科学家罗帕克·奥哈巴解释了费米和坦纳米如何在深空中揭开布拉格喷发和中微子之间的第一个合理的联系。

“Neutrinos是最快,最轻,最不可求和,最不理解的基本颗粒,我们刚刚能够检测到从银河系之外到达的高能量,”NASA戈达德太空飞行中心的费米队成员罗帕尔·奥赫Greenbelt,马里兰州和研究的同志。“我们的作品在单一刷新物体和其中一个宇宙中微子之间提供了第一个合理的关联。”

虽然中微域远远超过宇宙中的所有原子,但它们很少与物质互动,这使得它们是一个非常挑战。但是这个同样的财产让Neutrinos从光不能轻易逃脱的地方快速退出 - 例如倒塌的星的核心 - 而围绕宇宙的拉链几乎完全畅通无阻。Neutrinos可以提供有关通过单独研究无法使用的过程和环境的信息。

在南极的CECECUBE Neverrino天文台内置于南极的立方公里,当它们与冰中的原子相互作用时检测中微子。这触发了一个级联的快速带电粒子,它发出微弱的发光,称为Cerenkov Light,因为他们旅行,这是在整个冰箱整个冰箱中占据了数千个光学传感器的。科学家通过粒子级联的光量来确定进入中微子的能量。

迄今为止,ICecube Science团队已经检测到一百个非常高能量的中微子,并在儿童电视剧“Sesame Street”的角色后绰号为一些最极端的事件。2012年12月4日,ICecube检测了一个称为大鸟的事件,一种中微子,能量超过2个千分之二的电子伏特(PEV)。为了将这一点透视,它大于百万百万百万倍,比牙科X射线的能量包装成单个粒子,以思想具有少于百万的电子的质量。大鸟是当时曾经检测到的最高能量的中微子,仍然排名第二。

它从哪里来的?最好的ICecube位置只会将源缩小到南方天空的斑点约32度,相当于64个全卫星的表观尺寸。

进入费米。从2012年夏天开始,卫星的大面积望远镜(LAT)目睹了PKS B1424-418的戏剧性亮光,一个活跃的星系被归类为伽马射线布拉扎。活跃的星系是一个典型的星系,具有紧凑且异常明亮的核心。中央区域的过量亮度是通过朝向超迹象的黑洞而重量的超大倍数,这一数百万倍。当它接近黑洞时,一些材料被引导到颗粒射流中,颗粒射流以几乎光速向外地向外移动。在布拉齐中,其中一个喷气机碰巧几乎直接指向地球。

围绕Blazar PKS B1424-418周围的Fermi Lat图像显示伽马射线天空。更亮色的颜色表示更多伽马光线。虚线弧标记由冰区建立的源区的一部分,用于大鸟中微子(50%置信水平)。剩下:平均在2011年7月8日以2011年7月8日为中心的LAT数据,并在布拉加尔不活跃时覆盖300天。对:2013年2月27日以2月27日为中心的300个活跃的日,当PKS B1424-418是天空中最耀眼的布拉加尔时,它是300年。

在这一年的爆发期间,PKS B1424-418在伽玛光线亮时闪耀在15至30倍之间,而不是在喷发前的平均水平。布拉齐位于大鸟源区内,但是Fermi检测到许多其他活动星系也是如此。

寻找中微子源的科学家们转向名为Tanami的长期观察程序的数据。自2007年以来,Tanami经常在南方天空中监控了近100个活跃的星系,包括费米检测到许多喇叭形来源。该计划包括使用澳大利亚长基线阵列(LBA)和相关望远镜在智利,南非,新西兰和南极洲的常规无线电观察。当联网时,它们作为一个超过6000英里的单个无线电望远镜运行,并提供了独特的高分辨率查看活动星系的喷射。

来自Tanami项目的无线图像显示在8.4GHz波长下的PKS B1424-418的2012-2013喷发。Blazar的喷气机的核心达到了四次,产生了最戏剧性的Blazar突出Tanami迄今已观察到。

PKS B1424-418的三个无线电观察2011年和2013年间涵盖了费米爆发的时期。他们揭示了Galaxy的喷气机的核心大约亮了四倍。在该计划的生命中,Tanami观察到的其他星系表现出如此戏剧性的变化。

“我们梳理了大鸟一定是寻找能够生产高能量粒子和光线的天体物理物品的领域,”德国埃尔兰根大学博士生博士生博士生副学生表示。“当我们意识到我们在布拉加尔见到的最戏剧性的爆发时,有一点令人奇迹和敬畏的令人敬畏的爆发在恰到好处的正确的地方发生在正确的地方。”

在4月18日星期一发布的文件中,团队建议PKS B1424-418爆发和大鸟是相关的,只计算5%的概率,这两个事件偶然发生。使用来自Fermi的数据,NASA的Swift和Wise Satellites,LBA和其他设施,研究人员确定了喷发的能量如何分布在电磁谱上,并表明它足以在PEV精能下生产中微子。

“考虑到所有观察结果,布拉齐似乎已经有意思,动机和机会从大鸟中微子发射,这使其成为我们的主要嫌疑人,”大学天体物理学教授的领导作者Matthias Kadler表示沃尔茨堡在德国。

Francis Halzen是威斯康星大学麦迪逊大学冰区的主要调查员,而不是参与这项研究,认为结果是一个令人兴奋的暗示来源的事情。他说:“iceCube即将发出实时警报,当它记录一个可以将其定位到一个面积的中微子,或者略大于满月的表观尺寸,”他说。“我们正在慢慢打开宇宙的中微子窗口。”

NASA的费米伽马射线太空望远镜是与美国能源部合作开发的天体物理学和粒子物理学合作伙伴,法国,德国,意大利,日本,瑞典和美国的学术机构和合作伙伴也做出了重要贡献。

出版物:M. Kadler等,等,“高流利的Blazar突出突出了Pev-Energy Neutrino事件,”自然物理学(2016); DOI:10.1038 / NPHYS3715