고 에너지 중성미자가 먼 은하의 부서진 별에서 나왔을 가능성이 있습니다.

확대 / 찢어진 별의 잔해들은 강력한 조력에 의해 찢겨진 블랙홀 주위에 누적 디스크를 형성했습니다. 이것은 빠른 아 원자 입자를 방출하는 우주 입자 가속기를 만들었습니다.

약 7 억년 전에 아주 멀리 떨어진 은하에서 작은 아 원자 입자가 태어나 우리 우주의 광대 한 공간을 가로 질러 여행을 시작했습니다. 이 중성미자는 지난 10 월 마침내 지구의 남극에 도달하여 남극 빙하 깊숙이 묻혀있는 탐지기를 발사했습니다. 몇 달 전, 캘리포니아에있는 망원경은 먼 은하의 마찰로 인한 밝은 빛을 기록했습니다.조석 교란 발생(TDE), 아마도 초 거대 블랙홀에 의해 별이 찢어지는 결과 일 것입니다.

두 개의 새로운 논문에 따르면 (여기 그리고 여기(Nature Astronomy에 게재 된 고독한 중성미자는 먼 은하의 중심 근처에서 우주 규모의 입자 가속기 역할을하는 TDE에서 태어 났을 가능성이 높으며, 별의 물질이 블랙홀에 의해 소모됨에 따라 고 에너지 아 원자 입자를 방출합니다. .) 이 발견은 또한 수십 년 동안 천문학 자들을 당혹스럽게해온 질문 인 초고 에너지 우주선의 기원에 대해서도 밝혀줍니다.

“고 에너지 우주 중성미자의 기원은 알 수 없는데, 주로 결정하기 어렵 기 때문입니다.” 공동 저자 인 Sjoert van Velzen은, 그리고 그는 발견 당시 New York University의 박사후 연구원이었습니다. 이 결과는 고 에너지 중성미자가 원천으로 되돌아온 것은 두 번째 일 것입니다.

뉴트리노 빛의 속도에 매우 가까운 속도로 여행합니다. 존 업다이크의 1959 년시,우주 걸그는 중성미자의 두 가지 더 정의 된 특징을 칭찬합니다 : 그들은 전하가 없으며, 수십 년 동안 물리학 자들은 질량이 없다고 믿었습니다 (실제로 매우 작은 질량을 가짐). 중성미자는 우주에서 가장 풍부한 아 원자 입자이지만 거의 상호 작용하지 않습니다. 어떤 A 종류의 물질 우리는 매초마다 수백만 개의이 작은 입자들에 의해 충격을 받지만 그것들은 우리가 알아 채지 못한 채 우리를 똑바로 통과합니다. 그래서 Isaac Asimov는 그것들을 “유령 입자”라고 불렀습니다.

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이 낮은 반응 속도로 인해 중성미자는 감지하기가 극도로 어렵지만 너무 가볍기 때문에 다른 물질 입자와 충돌하여 방해받지 않고 (따라서 거의 변하지 않고) 탈출 할 수 있습니다. 이것은 천문학 자에게 먼 시스템에 대한 귀중한 단서를 제공하여 중력파뿐만 아니라 전자기 스펙트럼을 통해 망원경으로 배울 수있는 것을 보강 할 수 있음을 의미합니다. 이러한 다양한 정보 소스를 함께 “다중 메신저”천문학이라고합니다.

지구에 도달하는 대부분의 중성미자는 우리 태양에서 나오지만, 때때로 중성미자는 멀리 떨어져 나가는 희귀 한 중성미자를 포착합니다. 이 최근 발견의 경우도 마찬가지입니다. 중성미자는 조각난 별의 죽음의 고통에서 태어난 델피 누스 별자리의 먼 은하계에서 여행을 시작했습니다.

제트와 같은 구조가 디스크에서 흘러 나오는 초대형 블랙홀 주변의 부착 디스크의 모습.  블랙홀의 극단적 인 질량은 시공간을 구부려서 부착 디스크의 먼 쪽이 블랙홀 위와 아래의 이미지로 보일 수있게합니다.
확대 / 제트와 같은 구조가 디스크에서 흘러 나오는 초대형 블랙홀 주변의 부착 디스크의 모습. 블랙홀의 극단적 인 질량은 시공간을 구부려서 부착 디스크의 먼 쪽이 블랙홀 위와 아래의 이미지로 보일 수있게합니다.

DESY, 과학 커뮤니케이션 연구소

처럼 우리는 알려졌다 이전에는 블랙홀이 행동한다는 것이 일반적인 오해였습니다. 우주 진공 청소기처럼, 주변에있는 물질을 탐욕스럽게 흡수합니다. 사실, 빛을 포함하여 사건의 지평선 너머의 물체 만 삼켜지고 탈출 할 수 없습니다. 이것은 신체 물질의 일부가 실제로 강력한 제트로 배출되고 있음을 의미합니다. 이 물체가 별이라면 블랙홀의 강한 중력에 의해 파쇄 (또는 “파쇄”)되는 과정이 사건 지평선 밖에서 일어나고 별의 원래 질량의 일부가 격렬하게 바깥쪽으로 방출됩니다. 그것은 차례로 형태를 취할 수 있습니다 회전 링 재질 (일명 축적 디스크) 강한 엑스레이와 가시 광선을 방출하는 블랙홀에 대해.

조석 난류는 초 거대 블랙홀 근처에서 편향되는 별과 같이 작은 물체가 훨씬 더 큰 물체에 매우 가깝게 지나갈 때 발생하는 큰 힘을 나타냅니다. “중력은 무언가에 가까워 질수록 점점 더 강해집니다. 이것은 블랙홀의 중력이 별의 먼 쪽보다 더 많은 힘으로 별의 가까운 쪽을 잡아 당겨 팽창 효과를 가져 오는 것을 의미합니다. ” 공동 저자 인 Robert Stein은 다음과 같이 말했습니다. 에서 DESY 독일에서. “별이 다가올수록이 팽창은 더욱 강해집니다. 궁극적으로 별은 찢어지고 조석 교란 이벤트라고 부릅니다. 이것은 지구상의 바다 조수로 이어지는 동일한 과정이지만 다행히도 달은 그렇지 않습니다. 지구를 찢어 놓을 충분한 힘으로 당기지 않습니다.” “.

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TDE는 지금까지 발견 된 사례가 거의 없지만 우리 세계에서 매우 흔합니다. 예를 들어, 2018 년에 천문학 자들은 첫 번째 직접 사진 지구에서 1 억 5 천만 광년 떨어진 Arp 299라고 불리는 한 쌍의 충돌 은하에서 우리 태양보다 2 천만 배 큰 블랙홀에 의해 찢어지는 별의 파급 효과로부터. 그리고 지난 가을, 천문학 자들은 등기 별의 궁극적 인 죽음의 고통 파쇄 됨 초대형 블랙홀에 의해 발견 된이 발견은 자연 천문학.

최신 TDE의 플레어는 2019 년 4 월 9 일에 처음으로 감지되었습니다. Zwicky Transit 시설 (ZTF) 캘리포니아의 Mount Palomar Observatory에서 2018 년에 가동 된 이후 30 개 이상의 이벤트를 모니터링했습니다. 거의 5 개월 후인 2019 년 10 월 1 일, 아이스 큐브 남극 중성미자 관측소는 TDE와 같은 방향에서 발생하는 고 에너지 중성미자 신호를 기록했습니다. 그녀는 얼마나 활동적 이었습니까? DESY의 공동 저자 인 Anna Frankoviak는 에너지를 생성 할 수있는 아 원자 입자의 최대 에너지의 10 배인 100 ter 전자 볼트 (TEV) 이상에 연결했습니다. 대형 강 입자 충돌기.

남극에서 IceCube 실험실 쇼.  멀리 떨어진 소스는 중성미자를 방출하며, 이는 IceCube 센서에 의해 얼음 아래에서 감지됩니다.
확대 / 남극에서 IceCube 실험실 쇼. 멀리 떨어진 소스는 중성미자를 방출하며, 이는 IceCube 센서에 의해 얼음 아래에서 감지됩니다.

아이스 큐브 / NSF

이 단일 고 에너지 중성미자를 탐지 할 확률은 500 분의 1에 불과했습니다. “이것은 조석 장애 사건과 관련된 최초의 중성미자이며 우리에게 귀중한 단서를 제공합니다.” Stein이 말했다. “조석 난류 사건은 잘 이해되지 않았습니다. 중성미자의 발견은 빠른 입자를 방출하는 강력한 중앙 모터가 부착 디스크 근처에 있음을 나타냅니다. 전파 및 광학 망원경과 자외선의 데이터를 결합하여 분석하면 TDE가 더 많은 증거를 얻을 수 있습니다. 거대한 입자 가속기 역할을합니다.”

동일한 천체 사건에 대한 다른 관점을 얻기 위해 여러 데이터 소스를 결합하여 얻을 수있는 모든 새로운 지식의 또 다른 예입니다. “결합 된 메모는 다중 메신저 천문학의 힘을 보여줍니다.” 공동 저자 Marek Kowalski는 베를린의 DESY 대학과 Humboldt 대학에서. 조석 난류 이벤트를 감지하지 않으면 중성미자는 많은 것 중 하나 일뿐입니다. 중성미자가 없으면 조석 난류 이벤트를 관찰하는 것은 많은 것 중 하나 일 것입니다. 함께 더해야 가속기를 찾고 내부 프로세스에 대해 새로운 것을 배울 수 있습니다. ”

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미래를 위해, “우리는 여기서 빙산의 일각 만 볼 수있을 것입니다. 앞으로 우리는 고 에너지 중성미자와 그 근원 사이에 많은 연관성을 찾을 것으로 기대합니다.” Francis Halzen의 말 연구에 직접 참여하지 않은 위스콘신-매디슨 대학교에서. “TDE 및 기타 잠재적 인 중성미자 소스에 더 큰 민감도를 제공 할 차세대 망원경이 구축되고 있습니다. 더 중요한 것은 IceCube 중성미자 탐지기의 계획된 확장이 우주 중성미자 발견의 수를 최소 10 배 증가시킬 것입니다.”

DOI : Nature Astronomy, 2021. 10.1038 / s41550-020-01295-8

DOI : Nature Astronomy, 2021. 10.1038 / s41550-021-01305-3 (DOI 정보).

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