我们星系的中微子图像揭示了来自银河系内部的高能粒子

我们星系的中微子图像揭示了来自银河系内部的高能粒子本章共817字, 更新于: 2024-12-16 20:05:02

鸣谢:CRC 1491的冰立方合作/科学交流实验室
（神秘的地球uux.cn）据The Conversation（珍妮·亚当斯）：我们的银河系是夜空中一个令人敬畏的特征，用肉眼可以看到一条朦胧的图像恒星带从地平线延伸到地平线。
南极洲的揭示冰立方中微子天文台首次使用中微子——微小的、幽灵般的河系天文信使——生成了一幅银河系的图像。
在6月29日发表在《科学》杂志上的内部能粒研究中，由350多名科学家组成的中微自国际团体“冰立方合作组织”提出了来自银河系的高能中微子发射的证据。
我们还没有弄清楚这些粒子究竟来自银河系的图像什么地方。但是揭示今天的结果让我们更接近于发现一些银河系最极端的环境。
中微子天文学
中微子提供了一个独特的河系宇宙视角，因为它们可以直接从其他辐射或粒子无法逃离的内部能粒地方传播。这使得天文学家对它们非常感兴趣，中微自因为中微子提供了一个进入极端宇宙环境的图像窗口，这种环境产生了另一种叫做宇宙射线的揭示粒子。
宇宙射线是河系弥漫在我们宇宙中的高能粒子，但它们的内部能粒起源很难确定。宇宙射线是带电的，这意味着它们穿过空间的路径被磁场扰乱，当到达地球时，没有办法知道它来自哪里。
我们星系的中微子图像揭示了来自银河系内部的高能粒子

结合可见光和中微子发射的银河系肖像(蓝色)。鸣谢:冰立方合作/美国国家科学基金会(Lily Le & Shawn Johnson)/ESO(s . Brunier)
然而，将宇宙射线加速到非凡能量的环境也会产生中微子——中微子没有电荷，所以它们沿着漂亮的直线行进。因此，如果我们能够探测到中微子到达地球的路径，这将指向中微子产生的地方。
但是检测这些中微子并不容易。
如何搜寻中微子
冰立方中微子天文台离南极不远。它使用5000多个光传感器，排列在一立方公里的原始南极冰中，寻找来自我们银河系和其他地方的高能中微子的迹象。
大量的中微子每时每刻都在地球上流动，但只有极小一部分会在途中撞上任何东西。
每次中微子相互作用都会产生微小的闪光——而这些微小的闪光正是冰立方传感器要寻找的。中微子的方向和能量可以通过探测到的光的数量和模式来确定。
我们星系的中微子图像揭示了来自银河系内部的高能粒子

鸣谢:IceCube协作
冰立方此前曾探测到来自银河系外的高能中微子。然而，分离来自我们星系内部的低能中微子更具挑战性。
这是因为冰立方探测到的一些闪光可以追溯到宇宙射线撞击地球大气层，这产生了中微子和其他称为μ子的粒子。为了过滤掉这些闪光，IceCube的研究人员已经开发出一些方法，通过它们在冰中产生的光图案的形状来区分大气中产生的粒子和来自更远地方的粒子。
过滤掉不想要的探测结果使得冰立方对天体物理中微子更加敏感。允许创建银河系中微子图像的最后一项突破来自于机器学习方法，这些方法改进了对中微子产生的级联光的识别，以及对中微子方向和能量的确定。
接近宇宙射线
我们星系上的新中微子透镜将有助于揭示最强大的银河宇宙射线加速器的位置。我们希望了解这些粒子的能量有多大，以及这些高能星系引擎的内部工作原理。
我们星系的中微子图像揭示了来自银河系内部的高能粒子

银河系的五个视图:上面的两个波段显示可见光和伽马射线，下面的三个显示预期和真实的中微子结果，加上冰立方探测到的中微子事件的意义的测量。鸣谢:IceCube协作
然而，我们还没有在银河系中找到这些加速器。新的冰立方分析发现了中微子来自银河系广泛区域的证据，但无法辨别个别来源。
我们在新西兰坎特伯雷大学和澳大利亚阿德莱德大学的团队有一个实现下一步的计划。
我们正在制作模型来预测可能的粒子加速器附近的中微子信号，这样我们就可以有针对性地搜索中微子。
我们星系的中微子图像揭示了来自银河系内部的高能粒子

中微子天文学时间表。鸣谢:IceCube协作
本科生Rhia Hewett和博士生Ryan Burley正在检查成对的加速器候选者和分子尘埃云。他们计划在中微子从加速器中离开后，估计宇宙射线在云中相互作用产生的中微子流量。
他们将利用他们的结果对冰立方数据进行重点搜索，以寻找中微子辐射的来源。我们相信这将为使用冰立方解开银河系中最活跃过程的秘密提供关键。

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