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天文学家绘制第一幅宇宙“幽灵粒子”地图

 NASA航天爱好者 2023-07-01 发布于吉林

天文学家首次利用嵌入南极冰层的望远镜探测到的宇宙“幽灵粒子”,并合成了一幅银河系的发光肖像。

多年来,天文学家通过可见光或无线电波的电磁辐射展示了银河系的惊人图像,但这是第一次基于物质粒子而非能量的银河系新视角。

所谓的“幽灵粒子”是中微子,因为它们可以穿过任何物质而不发生变化。中微子几乎没有质量,可以穿越最极端的环境——包括恒星、行星和整个星系,而根本不会改变它们的结构。很可能每天都有数十亿颗中微子从我们身体经过,而我们却感觉不到它们。

幽灵粒子很难被探测到,因为它们不经常与周围环境相互作用,但它们却与冰相互作用,而地球上冰浓度最高的地方是南极洲。一个国际科学家小组利用位于南极洲的冰立方中微子观测站探测到中微子,并追踪它们的起源。

用冰冷的方式研究宇宙

冰立方探测器于2010年投入使用,是同类探测器中最大的,该观测站可以监测10亿吨南极冰的中微子相互作用。为了建造探测器,工人们在冰面上钻了86个洞,每个洞深2.4公里,并在一个1立方公里的网格上铺设了一个由5160个光传感器组成的网络。

当中微子与冰相互作用时,它们会产生冰立方探测到的微弱光。一些光线指向天空的特定区域,这使得天文学家可以追踪它们的起源。在2018年的一个案例中,科学家们能够使用冰立方追踪到一个中微子的起源,这个中微子向地球传播了37亿光年。

研究团队创建了一种机器学习算法,用于比较冰立方10年来探测到的6万多个中微子光模式的大小、能量和相对位置。他们最终绘制了一张图像,显示了银河系中可能发射中微子的亮点,为我们的星系创造了一幅新的肖像。

追寻宇宙奥秘

研究人员现在认为,在看到这张照片后,宇宙射线在银河系中心的相互作用更为强烈。宇宙射线是宇宙中能量最高的粒子,从太空以辐射轰击地球。1912年,物理学家维克多·赫斯(Victor Hess)首次探测到大气中的这些电离粒子,他断定它们来自太空。

据NASA称,宇宙射线主要由从原子中剥离出来的质子或原子核组成。但是这些射线自从被发现以来就一直困扰着科学家们,它们从何而来,又是什么创造和发射它们穿越宇宙?

中微子可以告诉我们答案

现在,该团队想要调查整个星系中中微子的特定来源。随着中微子天文学的发展,我们将有一个新的视角来观察宇宙。

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