科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣

包括美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校、日本大阪大學(xué)以及東京大學(xué)卡弗里宇宙物理學(xué)與數(shù)學(xué)研究所在內(nèi)的一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)，通過(guò)研究NGC 1068（又名“烏賊星系”）的觀測(cè)結(jié)果，提出一種全新的中微子產(chǎn)生途徑。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《物理評(píng)論快報(bào)》。

中微子是亞原子粒子，僅與引力發(fā)生極其微弱的相互作用，且能穿透物質(zhì)。這使得它們比電子等其他粒子更難探測(cè)。位于南極冰層深處的立方中微子望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到了來(lái)自NGC 1068的高能中微子。

科學(xué)家通常認(rèn)為，活躍星系中心發(fā)出的高能中微子源于質(zhì)子與光子的相互作用，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)度相當(dāng)?shù)馁ゑR射線。因此，高能中微子通常與高能伽馬射線相伴出現(xiàn)。然而，NGC 1068的數(shù)據(jù)令人費(fèi)解，其伽馬射線輻射強(qiáng)度遠(yuǎn)低于預(yù)期，且光譜形狀截然不同。科學(xué)家通常用傳統(tǒng)模型，包括基于質(zhì)子—光子碰撞的模型和星系熱等離子體區(qū)域（即“日冕”）輻射模型來(lái)解釋此類(lèi)中微子信號(hào)，但這些模型存在理論局限性，因此科學(xué)家需要尋找新的解釋。

此次，國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)在論文中提出，NGC 1068產(chǎn)生的高能中微子主要源于該星系噴流中的氦核在強(qiáng)烈紫外線輻射下分解時(shí)中子的衰變。

當(dāng)這些氦核與星系中心區(qū)域發(fā)出的紫外線光子碰撞時(shí)，會(huì)分裂并釋放出中子，隨后中子衰變?yōu)橹形⒆印．a(chǎn)生的中微子能量與觀測(cè)結(jié)果相符。

此外，這些核衰變產(chǎn)生的電子與周?chē)椛鋱?chǎng)相互作用，產(chǎn)生的伽馬射線強(qiáng)度與觀測(cè)到的較低強(qiáng)度一致。這巧妙解釋了為何中微子信號(hào)遠(yuǎn)超伽馬射線輻射，也解釋了中微子和伽馬射線觀測(cè)到的獨(dú)特能譜。

這一突破有助于科學(xué)家理解活動(dòng)星系中的宇宙射流如何在不伴隨相應(yīng)伽馬射線輻射的情況下，發(fā)射高能中微子，為圍繞超大質(zhì)量黑洞（包括銀河系中心黑洞）的極端復(fù)雜環(huán)境提供了新的認(rèn)識(shí)。

此外，這一發(fā)現(xiàn)還證實(shí)了“隱藏”的天體物理中微子源的存在，由于它們的伽馬射線信號(hào)微弱，此前可能未被注意到。