德国电子同步加速器 冒烟的枪:在超大质量黑洞将恒星撕裂后，大约一半的恒星碎片被抛回太空，而剩余部分在黑洞周围形成了一个发光的吸积盘
该系统在许多波长上发出明亮的光，并被认为产生了垂直于吸积盘的高能喷射状外流
吸积盘附近一个强大的中央引擎喷出这些快速的亚原子粒子
学分:DESY，科学传播实验室 追溯一个幽灵粒子到一颗破碎的恒星，科学家发现了一个巨大的宇宙粒子加速器
这种被称为中微子的亚原子粒子是在这颗注定要毁灭的恒星过于靠近其母星系中心的超大质量黑洞，并被黑洞巨大的引力撕裂后被抛向地球的
正如DESY科学家罗伯特·斯坦领导的团队在《自然天文学》杂志上报道的那样，这是第一个可以追溯到这样一个“潮汐破裂事件”(TDE)的粒子，并提供了证据证明这些鲜为人知的宇宙灾难可能是强大的自然粒子加速器
这些观测还展示了通过结合光子(光的粒子)和中微子等不同“信使”探索宇宙的力量，也被称为多信使天文学
中微子大约在7亿年前开始了它的旅程，大约在地球上第一批动物出现的时候
这是粒子从遥远的未命名星系(编目为2MASX J20570298+1412165)到达地球所需的旅行时间
科学家估计这个巨大的黑洞有3000万个太阳那么大
“重力越来越强，你越接近某物
这意味着黑洞的引力比恒星的远侧更强地拉动恒星的近侧，导致拉伸效应，”斯坦解释说
“这种差异被称为潮汐力，随着恒星越来越近，这种拉伸变得更加极端
最终它将恒星撕裂，然后我们称之为潮汐扰动事件
同样的过程导致了地球上的海潮，但幸运的是，月球没有拉得足够大，足以撕碎地球
" 大约一半的恒星碎片被抛入太空，而另一半则落在黑洞周围的旋转圆盘上
这个吸积盘有点类似于浴缸排水口上方的漩涡
在被遗忘之前，吸积盘中的物质变得越来越热，并发出明亮的光
2019年4月9日，位于加利福尼亚州帕洛马山的兹维奇瞬态设施(ZTF)首次探测到这种辉光
半年后，2019年10月1日，南极的冰立方中微子探测器记录到一个来自潮汐扰动事件方向的高能中微子
“它以超过100兆电子伏的惊人能量撞上了南极冰，”来自DESY的合著者安娜·弗兰克科维克说，她现在是波鸿大学的教授
“相比之下，这至少是世界上最强大的粒子加速器——日内瓦附近欧洲粒子物理研究所的大型强子对撞机——所能达到的最大粒子能量的十倍
" 随着恒星接近黑洞，巨大的潮汐力越来越拉伸它，直到它最终被撕碎
一半的恒星碎片被抛回太空，而剩下的部分形成了一个旋转的吸积盘，两个强烈的物质流从那里上下喷射
这个系统就像一个强大的天然粒子加速器
学分:DESY，科学传播实验室 极致轻盈 极轻的中微子几乎不与任何东西相互作用，不仅能穿过墙壁，还能穿过整个行星或恒星，因此通常被称为幽灵粒子
所以，即使只捕捉到一个高能中微子也已经是一个了不起的观测了
分析表明，这种特殊的中微子只有500分之一的机会与TDE完全一致
这一发现促使人们利用从无线电波到x光等多种电磁波谱仪器对该事件进行进一步观察
“这是第一个与潮汐扰动事件相关的中微子，它给我们带来了有价值的证据，”斯坦解释道
“潮汐干扰事件还没有得到很好的理解
对中微子的探测表明吸积盘附近存在一个中心的、强大的引擎，喷出快速的粒子
对射电、光学和紫外望远镜数据的综合分析为我们提供了额外的证据，证明TDE就像一个巨大的粒子加速器
" 黑暗之心:超大质量黑洞周围吸积盘的视图，喷射状结构从吸积盘流出
黑洞的极端质量扭曲了时空，使得吸积盘的远侧可以被视为黑洞上方和下方的图像
学分:DESY，科学传播实验室 这些观察结果最好用从系统中射出的快速物质射流的能量外流来解释，这些射流由中央发动机产生，并持续数百天
这也是解释观测数据所需要的，正如DESY理论天体粒子物理小组组长沃尔特·温特和他的同事、亚利桑那州立大学的理论家塞西莉亚·鲁纳迪尼在同一期《自然天文学》上发表的理论模型中所展示的那样
“中微子出现得相对较晚，在恒星盛宴开始半年后
温特说:“我们的模型很自然地解释了这个时间安排。”
宇宙加速器喷出不同类型的粒子，但是除了中微子和光子，这些粒子是带电的，因此在它们的旅程中被星系间磁场偏转
只有电中性中微子才能像光源发出的光一样沿直线向地球传播，从而成为这些系统中有价值的信使
“综合观测证明了多信使天文学的力量，”合著者、DESY中微子天文学负责人、柏林洪堡大学教授马雷克·科瓦尔斯基说
“如果没有潮汐扰动事件的探测，中微子将只是众多中微子中的一个
如果没有中微子，对潮汐扰动事件的观测将只是众多观测之一
只有通过这种结合，我们才能找到加速器，并对其中的过程有所了解
“高能中微子和潮汐扰动事件之间的联系是由一个名为AMPEL的复杂软件包发现的，该软件包是在DESY专门开发的，用于搜索冰立方中微子和兹维奇瞬态设施探测到的天体物理物体之间的相互关系
冰山一角？ 兹维奇瞬变设备被设计成在一次拍摄中捕捉数十万颗恒星和星系，并且可以特别快地观测夜空
其核心是1
直径3米的塞缪尔-奥欣望远镜
由于它的大视野，ZTF可以在三个晚上内扫描整个天空，发现比之前任何其他光学测量都多的变化和短暂的物体
“自2018年开始以来，到目前为止，我们已经探测到了30多起潮汐扰动事件，这类物体的已知数量增加了一倍多，”莱顿天文台的Sjoert van Velzen说，他是这项研究的合著者
“当我们意识到我们观测到的第二亮的TDE是冰立方记录的高能中微子源时，我们激动不已
" “我们可能只是看到了冰山一角
威斯康星大学麦迪逊分校教授、冰立方首席研究员弗朗西斯·哈尔曾没有直接参与这项研究，他说:“未来，我们希望在高能中微子和它们的来源之间找到更多的联系。”
“新一代望远镜正在建造中，它将对TDEs和其他潜在的中微子源提供更高的灵敏度
更重要的是冰立方中微子探测器的计划扩展，这将使宇宙中微子探测的数量至少增加十倍
“这个TDE标志着高能宇宙中微子第二次可以追溯到它的源头
2018年，一个多信使活动展示了一个活跃的星系，布拉扎尔TXS 0506+056，它是第一个被确认的高能中微子源，由冰立方在2017年记录
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