很多高能粒子可能来自于银河系之外。
2014年4月7日,研究人员宣称,来自可观测宇宙边缘的高能中微子正在从四面八方攻击地球。这一结论依据于冰立方中微子望远镜的数据。冰立方实验室是南极附近一个巨大的地下实验室,它在2013年首次捕捉到太阳系外高能中微子。
“这是非常重要的一步。”芝加哥大学的天体物理学家基思·贝克托尔说。“冰立方中微子打开了进入非常遥远且高能的宇宙的一扇窗。”
中微子不像其他亚原子粒子,因为它们是电中性的,很少与物质发生相互作用,所以可以提供这一窗口。通过探测这些粒子,并且绘制出它们的运动方向,“冰立方”的科学家想要确定中微子的源:恒星诞生的星系,超大质量黑洞或者可能一些未知的剧烈活动的天体。这些源可以加速中微子和其他亚原子粒子,使其能量远远超过任何人造机器可以达到的能量。
图片权利和来源(IMAGE CREDIT):Sven Lidstrom,IceCube/NSF
三年的时间,“冰立方”的传感器伸展到南极表面之下2.5千米深处,已经探测到中微子及其他粒子与原子碰撞时产生的微弱的闪光。2013年,“冰立方”的研究人员确认了28个来自各个方向的高能中微子,几乎可以肯定它们来自太阳系之外。自那以后,研究人员又发现了九个高能中微子,其中包含迄今为止所发现的最高能的中微子。
为了补充完善这个艰难的搜索,威斯康星大学麦迪逊分校的物理学家克里斯托弗·韦弗投掷出了一个更广的网,以期发现更大数量的略微低能的中微子。这个方法依赖于选择从北半球的天空落下而后通过地球内部到达“冰立方”的粒子。只有中微子可以穿过地球致密的地壳和核心。
韦弗对他的搜索进行了限制,使望远镜在某一个特定的能量(约100万亿电子伏特)进行观测。这样的话,空间中微子的数量不会被大气中生成的中微子所淹没。(“冰立方”的传感器无法区分这两种中微子。)
韦弗共捕捉到约35000个中微子,其中至少有一些来自太阳系之外。他追踪了这些中微子的运动方向,发现它们并没有在天空某个特定的部分出现成团现象。这也证实了之前的分析,并且表明地球上呼啸而过的中微子来自四面八方。“其中大多数很可能来自银河系之外,”威斯康星大学的另一名天体物理学家南森·怀特霍恩说,“它们很可能来自宇宙的边缘。”