Question

7.5亿光年外，一颗恒星被黑洞吞噬前，给人类送上一份大礼

Answer 1

7.5亿光年外，一颗恒星被黑洞吞噬前，给人类送上一份礼物——神秘的幽灵粒子。它在彻底沦为黑洞食物之前，也算是最后燃烧了一把，给我们留下了一个它曾经存在过的证据。

黑洞周围是宇宙中最恐怖的区域，任何胆敢闯入这里的天体都会见识到黑洞的恐怖。我们知道，两个物体之间的引力与距离的平方成反比，在天体、尤其是黑洞这样恐怖的天体周围，情况尤为明显，这种引力差就叫做潮汐力。即使是一个人，在黑洞附近，他的头和脚受到的引力都会非常巨大，而这样的引力差就会将他撕得比面条还长，以至于撕碎。

对于天体来说，就更是如此了。一颗恒星一旦闯入黑洞的势力范围内，就会被潮汐力撕成碎片，这种现象就叫做潮汐破坏事件。接下来，等待恒星碎片的命运，就是成为黑洞的腹中餐了。

在距离我们7.5亿光年的位置上，这样的恐怖事件就在上演。这次潮汐破坏事件被科学家们命名为AT 2019dsg，事件的主角是一个质量达到了太阳4000万倍的超大质量黑洞。

在黑洞吞噬恒星的过程中，恒星物质加速向黑洞下落，会形成巨大的吸积盘，同时释放出强大的辐射。在2019年4月9日的时候，科学家们首次在地球上接收到这次潮汐破坏事件中产生的巨大耀斑。在可见光和X射线波段，它都显得非常耀眼，并且后来在无线电波段也被检测到。这个时候，它还只是一次普通的潮汐破坏事件。

到了2019年10月1日，事情不一样了。位于南极洲的IceCube中微子探测器突然显示信号，接收到了迄今为止能量最高的中微子之一，科学家们将其命名为IC191001A。接下来的研究显示，这一次的中微子，正是来自于AT 2019dsg。

那么，中微子是什么呢？它为何显得如此重要呢？

所谓的中微子，是著名物理学家泡利所预言的一种粒子。它是宇宙中仅次于光子的第二多粒子，体积非常非常小，质量也几乎为0，并且几乎不与其他粒子有相互作用。正因如此，中微子几乎可以穿越一切物质，包括地球，因而它的探测就显得非常难，这也是它被称为幽灵粒子的原因。

如今，科学家们已经找到了探测中微子的方法，并且建立了许多中微子实验室。通过这些中微子实验，科学家们发现了大量的中微子和中微子来源。而IceCube在2019年10月接收到的这一次，是能量最高的一次。

德国电子同步加速器（DESY）的天文学家、来自德国波鸿大学的Anna Franckowiak介绍：“它轰入南极冰层的能量高得惊人，达到了100t电子伏特。相比之下，这个能量是位于日内瓦附近的欧洲粒子实验室CERN的大型强子对撞机这个世界上最强大粒子加速器所能制造的最高粒子能量的10倍！”

荷兰莱顿大学的天体物理学家Sjoert van Velzen表示：“宇宙中的高能中微子有着未知的来源，众所周知，这主要是因为这些中微子确实非常难以观测。而这一次的成果，将是我们第二次追踪到高能中微子的来源。”

据介绍，上一次科学家们确认的高能中微子来源，是来自于40亿光年以外的一个耀变体，也就是喷流正对着地球的活跃星系核。

而这第二次，只有0.2%的概率与AT 2019dsg。也就是说，我们基本可以确定，这一次高能中微子，来自于黑洞撕裂恒星的事件。

同样来自于DESY的天文学家Robert Stein表示：“这是首次发现的与潮汐破坏事件相关的中微子，它给我们带来了重要的证据。潮汐破坏事件中还有很多是未被理解的，而这一次探测到的中微子指向了一个在吸积盘附近喷射出高速粒子的强大中心引擎。结合无线电波、可见光以及紫外波段的望远镜观测数据，我们有了额外的收获，证明了潮汐破坏事件可以成为一个巨大的粒子加速器。”

根据第二篇关于中微子的论文，研究人员猜测这些中微子很有可能来自于黑洞的相对论性喷流。其中具体的原理，科学家们还没有一个定论，但目前他们认为，这可能是吸积盘内部和事件地平线之间的物质在黑洞的强大磁场力作用下向两极移动并被喷射出去的结果。

有计算机的模拟结果认为：当这些相对论性喷流里的磁场相互纠缠的时候，会产生一个强大的电场，带电粒子在这个电场里会获得巨大的能量，加速到接近光速。这些喷流持续的时间可以长达几百天，这也就解释了为什么在这一次潮汐破坏事件中，检测到中微子的时间比电磁波辐射要晚了差不多半年。

如今，单一的观测已经越来越不能满足科学家们的研究需求了，像这样的多角度探测将会变得越来越重要。随着人类的探测手段越来越多，彼此之间的合作越来越紧密，我们也将会拨开越来越多的迷雾，看到这个宇宙的真实面目。