天文学家探测到来自拥有巨大黑洞的银河系邻居的"幽灵"粒子

天文学家探测到来自拥有巨大黑洞的银河系邻居的"幽灵"粒子尽管在地球上探测到的这些被恰当地命名为"幽灵"的粒子大多来自太阳或我们自己的大气层，但有些中微子来自宇宙，远远超出了我们的银河系。这些中微子被称为天体物理学中微子，可以为了解宇宙中一些最强大的天体提供有价值的信息。一个国际科学家团队首次发现了从鲸鱼座NGC1068星系中发出的高能天体中微子的证据。这次探测是由冰立方中微子观测站进行的。这个重达10亿吨的中微子望远镜由科学仪器和冰组成，位于南极地表下1.5-2.5公里（0.9至1.2英里）处。美国国家科学基金会（NSF）为冰立方中微子观测站（IceCubeNeutrinoObservatory）提供了主要资金，威斯康星大学麦迪逊分校是牵头机构，负责该探测器的维护和运营。本月发表在《科学》杂志上的这些新结果，是在威斯康星州发现研究所的一次演讲中分享的。"一个中微子可以单挑出一个来源。但是只有用多个中微子进行观测，才能揭示出最有能量的宇宙物体被遮蔽的核心，"威斯康星大学麦迪逊分校的物理学教授、冰立方项目的主要研究人员FrancisHalzen说。"冰立方已经从NGC1068积累了大约80个太电子伏特能量的中微子，这些中微子还不足以回答我们所有的问题，但它们绝对是实现中微子天文学的下一个重要步骤。"冰立方由国际冰立方合作组织管理，该组织由来自世界各地58个机构的350多名科学家组成。威斯康星州冰立方粒子天体物理中心（WIPAC）是华盛顿大学麦迪逊分校的一个研究中心，是冰立方项目的牵头机构。WIPAC负责冰立方中微子观测站的维护和运行，包括确保探测器昼夜运行。该天文台通过微小的蓝光闪烁来探测中微子，这些蓝光被称为切伦科夫光，当中微子与冰中的分子相互作用时产生。在47光年的距离内，螺旋星系NGC1068是我们银河系的一个相对近的邻居。资料来源：NASA/ESA/A.vanderHoeven在WIPAC，一个由科学家、技术和支持人员组成的多元化团队使数据为科学服务，使冰立方的科学家能够进行广泛的调查。WIPAC团队为冰立方前十年的数据提供了一个新的版本，它使用了明显改进的探测器校准。这个卓越的数据集为确定NGC1068是一个中微子源做出了贡献。"几年前，NSF启动了一个雄心勃勃的项目，通过将光学和射电天文学的既定能力与探测和测量中微子和引力波等现象的新能力相结合，扩大我们对宇宙的了解，"NSF物理部主任DeniseCaldwell说。"冰立方中微子天文台将一个邻近的星系确定为中微子的宇宙源，这只是这个令人激动的新领域的开始，它有望深入了解大质量黑洞的未被发现的力量和宇宙的其他基本属性。"NGC1068星系也被称为Messier77，是迄今为止人们最熟悉和研究最深入的星系之一。这个星系位于4700万光年之外--从天文学的角度来看很近--用一副大型双筒望远镜就可以观察到。与我们的母星系银河系一样，NGC1068也是一个条形螺旋星系，有松散的旋臂和一个相对较小的中央隆起。然而，与银河系不同的是，NGC1068是一个活跃的星系，其中大部分辐射不是由恒星产生的，而是由落入黑洞的物质产生的，其质量比我们的太阳大几百万倍，甚至比银河系中心的非活跃黑洞还要大。从NGC1068方向探测到的大约80个过量的中微子是在改进分析技术和重新处理数据之后发现的--这项工作由WIPAC的冰立方研究人员领导。在冰立方看到的揭示中微子相互作用的模型采用了新的计算技术，可以更好地测量每个中微子的传入方向，以及通过机器学习对中微子能量进行更准确的测量。佐治亚理工学院的物理学教授、冰立方合作组织的发言人IgnacioTaboada表示，这一最新结果与之前在2020年发表的关于NGC1068的研究相比有了很大的改进。Taboada说："这种改进部分来自于增强的技术，部分来自于对探测器校准的精度升级。探测器操作和校准团队的工作使得更好的中微子定向重建能够精确地定位NGC1068并实现这一观测。"华盛顿大学麦迪逊分校的物理学教授AlbrechtKarle正在领导升级目前的冰立方观测站的工作，他说NGC1068的探测对中微子天文学的未来来说是"好消息"。这意味着有了新一代更敏感的探测器，将会有很多东西可以发现。他还在领导开发下一代中微子观测站，作为南极现有设施的延伸和技术升级而建造。Karle说："未来的第二代IceCube-Gen2观测站不仅可以探测到更多的这些极端粒子加速器，而且还可以在更高的能量下研究它们。"在探测到来自NGC1068的几十个中微子之前，冰立方的科学家们已经报告了对一个高能天体物理中微子源的首次观测。该源是TXS0506+056，一个位于猎户座左肩外的约40亿光年外的炽热星体。NGC1068的观测结果表明，还有更多的天体中微子源有待于发现。"冰立方之前已经发现宇宙中的中微子在发光，而这种发光的来源一直是一个令人兴奋的谜，"华盛顿大学麦迪逊分校的物理学教授、冰立方的成员贾斯汀-范登布洛克说。"NGC1068提供了这一难题的一个关键部分，但只能解释总信号的大约百分之一。一定还有许多其他的中微子源，而且很可能还有其他类型的源，等待我们去发现。"揭开被遮蔽的宇宙的面纱才刚刚开始，中微子将引领天文学的一个新的发现时代。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333055.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333055.htm

爱因斯坦望远镜将从地下250米开启天文学新纪元

爱因斯坦望远镜将从地下250米开启天文学新纪元爱因斯坦望远镜建在地下约250米处。它将利用三条隧道（每条隧道长十公里）中的干涉仪测量早期宇宙中黑洞的碰撞。资料来源：NIKHEF宇宙如何制造黄金？2017年夏天，对于天文学家来说是极其激动人心的一天：8月17日，三个引力波探测器记录了一个新信号。全球数百台望远镜立即对准了疑似原点，果然在那里看到了一个发光的天体。这是第一次以光学和引力波两种方式探测到两颗中子星的碰撞。中子星是宇宙中非常特别的东西：它们是燃烧殆尽的恒星，不再发出任何可见辐射。它们的重量略大于太阳，但质量却挤压在直径不到20千米的球体中。它们碰撞的力量如此巨大，以至于原子核被撕裂，巨大的质量喷射而出，形成了金等重原子。亚琛工业大学的天体物理学家阿希姆-施塔尔（AchimStahl）教授苦笑着解释说："与中子星的质量相比，被创造出来的黄金并不多，只有几个月球质量。但研究人员非常肯定，宇宙中的大部分黄金都是在这种巨大的爆炸中产生的。因此，我们戴在手指上的金戒指已经经历了银河系的历史。"目前，弗劳恩霍夫激光技术研究所（FraunhoferILT）正在开发高稳定性掺钬光纤放大器的原型。这种新型激光技术还可用于其他应用领域，例如量子技术或医疗技术。资料来源：弗劳恩霍夫ILT，德国亚琛引力波探测器开启天文学新篇章借助引力波探测器，我们已经对中子星的碰撞有了更多的了解。按照银河系的标准，这些碰撞过程非常迅速。过去，如果我们非常幸运，我们可以记录到持续时间不到一秒的伽马射线暴。当黑洞碰撞时，目前的引力波探测器能够测量到的信号非常短。2015年测量到的第一个引力波信号仅有0.2秒多长。当超重物体在宇宙中相互绕行，然后发生碰撞时，就会产生这种波。2017年夏天探测到的信号长达100秒，因此立即可以看出这一定是新的东西。引力信号停止后不久，记录到了伽马射线暴；随后，在不同波长范围内观测到了爆炸的余辉，并探测到了金和铂等重元素的踪迹。该事件被确定为两颗中子星的碰撞。同时观测到引力波和电磁信号，开启了观测天文学的新篇章。天体物理学家斯塔尔解释说："事实上，光学信号对在天空中找到这颗恒星起了决定性作用。"爱因斯坦望远镜掺铥光纤放大器的实验室设置。资料来源：弗劳恩霍夫ILT，德国亚琛我们与宇宙的"耳朵"几个世纪以来，天文学仅限于观测可见辐射。随着对电磁波谱有了更好的了解，天文学家增加了许多新的观测方法，探测到了无线电波，并通过计算和模拟大大扩展了人类的知识。一百多年前，当爱因斯坦提出广义相对论时，他也提出了一个想法：可能存在与电磁波谱无关的波。与声波类似，它们应该会让远处的测试样本"晃动"一下。大的加速质量应该会在太空中发出这样的波。然而，在地球上，引力波引起的摆动非常微弱，其运动比原子直径还要小得多。尽管如此，现在测量引力波已经成为可能。这对天文学家来说是一个新时代。所谓的激光干涉仪就能做到这一点。它们由两端带有反射镜的两臂组成。激光束进入干涉仪，在中间的分光镜处被分束。激光束到达两臂的末端反射镜，然后返回分光镜。如果臂端反射镜的位置发生变化，相应激光束的传输时间就会发生微小的变化。将受影响的反射镜发出的激光束与反射镜未移动的另一干涉仪臂发出的激光束进行比较，就能测出两者的时间差。目前引力波探测器的这种测量精度总是令人吃惊，即使是物理学家也不例外，斯塔尔教授解释说："我们的测量精度不到质子直径的千分之二。质子是原子核的组成部分。具有讽刺意味的是，我们需要已知最小粒子的精确度，才能探测到宇宙中最大的事件--黑洞的合并。"早在20世纪60年代，人们就开始尝试测量引力波。然而，只有目前的第二代激光测量设备才能达到这种极高的精度，目前已经探测到大约100次黑洞或中子星的碰撞。爱因斯坦望远镜施塔尔教授是德国爱因斯坦望远镜团体的成员，目前正在研究下一代引力波探测器。第三代测量设备的灵敏度比目前使用的设备高十倍。计划中的引力波观测站以广义相对论创始人的名字命名为"爱因斯坦望远镜"。"我们希望用它来观测宇宙中比目前可能观测到的引力波大一千倍的区域。"天体物理学家解释说："这样，我们就能发现更多目前的仪器还不够灵敏的引力波源。这也适用于以较低频率发射引力波的较重物体。"爱因斯坦望远镜将由三个嵌套探测器组成。每个探测器将有两个激光干涉仪，臂长10公里。为了尽可能屏蔽干扰，天文台将建在地下250米处。不过，科学家们已经考虑得更远了："爱因斯坦望远镜将与从射电到伽马射线的电磁波谱中的新一代创新天文台一起工作。我们称之为多信使天文学，"Stahl教授描述道。"除了探测引力波的'耳朵'，我们还将有探测非常不同信号的'眼睛'。这些信号将共同提供前所未见的宇宙事件的实时传输"。今后，引力波探测器将持续运行，并在信号出现时及时"倾听"。如果有几个这样的探测器捕捉到信号，就可以计算出它的起源区域，并将其他光学望远镜与之对准。与2017年夏天的中子星碰撞一样，届时就可以进行多次系统测量。科学家们希望从中获得许多新的见解，例如关于早期宇宙或关于所有比铁重的元素在碰撞中形成的见解。欧洲和世界各地的探测器这种复杂的测量需要全球合作。因此，美国也在开发第三代探测器的概念设计："宇宙探测器"将与爱因斯坦望远镜组成全球探测器网络。2021年，欧洲人将爱因斯坦望远镜列入了欧洲研究基础设施战略论坛（ESFRI）的路线图。欧洲研究基础设施战略论坛成立于2002年，目的是使各国政府、科学界和欧盟委员会能够共同制定和支持欧洲研究基础设施的概念。随着爱因斯坦望远镜被纳入ESFRI路线图，它已进入筹备阶段。预算估计为18亿欧元。预计每年的运行费用约为4000万欧元。计划于2026年开始建造，2035年开始观测。目前正在进行选址研究。预计将在2024年做出决定。目前正在调查两个可能的地点：一个在撒丁岛，另一个在德国、比利时和荷兰三国交界处的EuregioMeuse-Rhine地区。在评估选址时，研究合作伙伴不仅要考虑建造的可行性，还要预测当地环境对探测器灵敏度和运行的影响程度。该项目将为相关地区带来诸多益处：18亿美元中的很大一部分将用于施工措施。仅举两个例子，就需要三倍于十公里的隧道和十二倍于十公里的真空管道。许多公司已经参与了该项目。一个庞大的团队已经在不同的地点投入实际测量设备的工作。除亚琛工业大学外，还包括位于亚琛的弗劳恩霍夫激光技术研究所（ILT）。该研究所目前正在开发新的激光器，如果没有这些激光器，就不可能进行新的测量。来自弗劳恩霍夫激光技术研究所的项目经理帕特里克-贝尔（PatrickBaer）证实说："我们在这里开发的可能用于爱因斯坦望远镜的激光器设计独特，专门用于测量引力波。"作为爱因斯坦望远镜研究小组的负责人，他代表着弗劳恩霍夫激光技术研究所（ILT）和生产技术研究所（IPT）以及亚琛工业大学激光技术系和光学系统技术系的研究小组。"不过，在简化版中，为这一应用领域开发的激光技术也可用于其他应用领域，例如量子技术。但所获得的知识也有助于医疗技术领域的激光开发：例如，波长为2µm的激光适用于粉碎肾结石和膀胱结石"。归根结底，这就是弗劳恩霍夫国际激光技术研...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1434919.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1434919.htm

来自宇宙的幽灵粒子：冰立方的中微子搜索将改写天体物理学

来自宇宙的幽灵粒子：冰立方的中微子搜索将改写天体物理学每秒钟大约有一万亿个叫做中微子的微小粒子穿过你的身体。这些在宇宙大爆炸期间产生的"遗迹"中微子遍布整个宇宙，但它们不会伤害你。事实上，在你的一生中，只有一个中微子有可能轻触你体内的一个原子。由黑洞等天体产生的大多数中微子比漂浮在太空中的遗迹中微子能量大得多。虽然这些高能中微子更为罕见，但它们更有可能撞上什么东西，并产生像我这样的物理学家可以探测到的信号。但为了探测到它们，中微子物理学家不得不建造非常大型的实验。冰立方就是这样一个实验，它在2024年4月发表的一项研究中记录了一种特别罕见的高能天体物理中微子。这些高能中微子经常伪装成其他更常见类型的中微子。但是，我和我的同事第一次成功地探测到了它们，从近10年的数据中提取出了一些。它们的出现让像我这样的研究人员离揭开天体中微子等高能粒子如何产生之谜更近了一步。冰立方位于数以吨计的透明冰层上，让科学家们能够看到中微子的相互作用。资料来源：克里斯托弗-米歇尔冰立方中微子天文台冰立方中微子天文台是大型中微子实验中重达800磅的庞然大物。它拥有约5000个传感器，十多年来一直在仔细观察南极地下的千兆吨冰层。当中微子与冰层中的原子碰撞时，会产生一个光球，传感器会将其记录下来。当中微子穿过冰立方时，其中的一小部分会与冰中的原子相互作用并产生光，传感器会记录下这些光。在视频中，球体代表各个传感器，每个球体的大小与其探测到的光的多少成正比。颜色表示光的相对到达时间，根据彩虹的颜色，红色到达时间最早，紫色最晚。冰立方已经探测到在多个地方产生的中微子，如地球大气层、银河系中心以及许多光年外其他星系的黑洞。但是，中微子中的一种高能中微子--tau中微子，却一直躲避着冰立方--直到现在。中微子有三种不同类型，物理学家称之为"味道"。每种味道都会在冰立方这样的探测器上留下独特的印记。当中微子撞击另一种粒子时，通常会产生与其味道相对应的带电粒子。μ介子中微子产生μ介子，电子中微子产生电子，头中微子产生头。具有μ介子味道的中微子具有最明显的特征，因此我和冰立方合作小组的同事们自然首先寻找这些中微子。μ介子中微子碰撞释放出的μ介子在衰变前会穿过数百米的冰层，形成一条长长的可探测光轨。通过这条轨迹，研究人员可以追踪中微子的来源。研究小组接下来研究了电子中微子，其相互作用产生了一个大致球形的光球。电子中微子碰撞产生的电子永远不会衰变，它会撞向它靠近的冰层中的每一个粒子。在电子最终静止之前，这种相互作用会留下一个不断膨胀的光球。由于电子中微子的方向很难用肉眼辨别，冰立方的物理学家们应用机器学习技术来回溯电子中微子可能产生的位置。这些技术利用复杂的计算资源，调整数百万个参数，将中微子信号从所有已知背景中分离出来。第三种中微子--tau中微子--是三重奏中的变色龙。一个tau中微子可以显示为一条光轨，而下一个tau中微子则可以显示为一个球。在碰撞中产生的头中微子在衰变前只飞行了几分之一秒，当它衰变时，通常会产生一个光球。这些tau中微子会产生两个光球，一个是它们最初撞击到某个物体并产生tau粒子，另一个则是tau粒子本身发生衰变。大多数情况下，中微子只飞行了很短的距离就衰变了，这使得两个光球重叠得非常厉害，以至于无法与一个光球区分开来。但在能量较高的情况下，发射出的tau粒子可以飞行数十米，导致两个光球彼此分离。掌握了这些机器学习技术的物理学家可以看穿这一点，从而大海捞针。高能tau中微子利用这些计算工具，研究小组成功地从大约10年的数据中提取出7个强候选tau中微子。这些tau中微子的能量甚至比地球上最强大的粒子加速器还要高，这意味着它们一定来自天体物理源，比如黑洞。这些数据证实了冰立方先前发现的天体物理中微子，也证实了冰立方先前发现的天体物理tau中微子的蛛丝马迹。这些结果还表明，即使在最高能量和最远距离上，中微子的行为方式也与它们在较低能量下的行为方式基本相同。特别是，对天体物理tau中微子的探测证实，来自遥远来源的高能中微子会改变味道或振荡。能量更低的中微子在更短的距离内也会以同样的方式振荡。黑洞，如图中的黑洞，可以发射高能中微子。图片来源：NASA/CXC/M.Weiss随着"冰立方"和其他中微子实验收集到更多数据，科学家们也更善于区分三种中微子，研究人员最终将能够猜测来自黑洞的中微子是如何产生的。我们还想弄清楚，地球与这些遥远的天体物理中微子加速器之间的空间是否会根据粒子的质量对粒子进行不同的处理。与来自宇宙大爆炸的更常见的中微子相比，高能量的头中微子及其μ介子和电子表亲总是要少一些。但它们的数量足以帮助像我这样的科学家寻找宇宙中最强大的中微子发射器，并研究两者之间的无限空间。作者：道格-考恩（DougCowen），宾夕法尼亚州立大学物理教授、天文学和天体物理学教授。编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435846.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435846.htm

幽灵般的天体信使 - 中微子揭示了银河系的新面貌

幽灵般的天体信使-中微子揭示了银河系的新面貌高能中微子的能量比为恒星提供动力的核聚变反应产生的能量高几百万到几十亿倍，由冰立方中微子观测站探测到，这是一个在阿蒙森-斯科特南极站运行的千兆探测器。它的建造和运行得到了美国国家科学基金会（NSF）的资助和冰立方合作组织机构成员所在的14个国家的额外支持。中微子视图（蓝天地图）在银河系的艺术家印象前。资料来源：冰立方合作组织/CRC1491的科学交流实验室这个独一无二的探测器涵盖了一立方公里的南极深层冰，上面装有5000多个光传感器。冰立方搜索来自我们银河系和其他地方的高能中微子的迹象，直到宇宙的最远处。威斯康星大学麦迪逊分校物理学教授、冰立方首席研究员弗朗西斯-哈尔森说："令人感兴趣的是，与任何波长的光的情况不同，在中微子中，宇宙比我们银河系中的附近来源更亮。"美国国家科学基金会物理部主任丹尼斯-考德威尔（DeniseCaldwell）说："正如经常发生的那样，科学上的重大突破是由技术的进步促成的。"高灵敏度的冰立方探测器所提供的能力，加上新的数据分析工具，使我们对我们的星系有了一个全新的看法--以前只是暗示过。随着这些能力的不断完善，我们可以期待看到这幅图景以越来越高的分辨率出现，可能会揭示出人类从未见过的银河系的隐藏特征。"冰立方实验室在星空下的景色，显示出银河和绿色极光。资料来源：YuyaMakino,IceCube/NSF宇宙射线--高能质子和较重的核子，也产生于我们的银河系--与银河系气体和尘埃之间的相互作用不可避免地产生伽马射线和中微子。鉴于对来自银河系平面的伽马射线的观察，银河系被期望成为高能中微子的来源。德雷塞尔大学物理学博士生、冰立方成员、联合首席分析员SteveSclafani说："现在已经测量到了中微子的对应物，从而证实了我们对银河系和宇宙射线源的了解。"搜索的重点是南部天空，预计在我们银河系的中心附近，来自银河系平面的中微子发射大部分都在那里。然而，直到现在，宇宙射线与地球大气层相互作用产生的μ子和中微子的背景构成了重大挑战。弗朗西斯-哈尔岑，冰立方首席科学家和华盛顿大学麦迪逊分校的教授。资料来源：ELPAIS/BERNARDOPÉREZ为了克服这些挑战，德雷塞尔大学的冰立方合作者开发了选择"级联"事件的分析方法，即冰中的中微子相互作用导致了大致球形的光束的出现。由于来自级联事件的沉积能量开始于仪器的体积内，大气中的μ子和中微子的污染就会减少。最终，级联事件的纯度较高，对来自南方天空的天体物理中微子有更好的敏感性。然而，最终的突破来自于机器学习方法的实施，该方法由多特蒙德工业大学的冰立方合作者开发，改善了对中微子产生的级联的识别，以及它们的方向和能量重建。对来自银河系的中微子的观测是机器学习在冰立方的数据分析和事件重建中提供的新兴关键价值的一个标志。冰立方成员、多特蒙德大学物理学博士生、联合首席分析员MircoHünnefeld说："改进后的方法使我们能够保留超过一个数量级的中微子事件，并进行更好的角度重建，从而使我们的分析比以前的搜索要敏感三倍。"研究中使用的数据集包括60,000个横跨10年冰立方数据的中微子，是之前使用级联事件分析银河系平面所选事件的30倍。这些中微子与以前发表的预测图进行了比较，这些预测图显示了银河系在天空中预计会闪现中微子的位置。这些地图包括一个通过推断费米大面积望远镜对银河系的伽马射线观测结果制成的地图，以及两个被制作这些地图的理论家小组确定为KRA-伽马的替代地图。多特蒙德工业大学物理学教授、冰立方成员、Hünnefeld的顾问WolfgangRhode说："这个期待已久的星系中宇宙射线互动的探测也是一个精彩的例子，说明当机器学习中的现代知识发现方法被持续应用时，可以取得什么样的成果。"机器学习的力量提供了巨大的未来潜力，使其他的观测更接近于可及。佐治亚理工学院物理学教授、冰立方发言人IgnacioTaboada说："银河系作为高能中微子来源的有力证据已经经受住了合作的严格考验。下一步是确定星系内的具体来源。"这些和其他问题将在冰立方计划的后续分析中得到解决。德雷塞尔大学物理学教授、冰立方成员、Sclafani的顾问NaokoKurahashiNeilson说："首次使用粒子而不是光来观测我们自己的星系是一个巨大的进步。随着中微子天文学的发展，我们将得到一个观察宇宙的新镜头。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368507.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368507.htm

天文学家在110亿光年之外探测到星系磁场

天文学家在110亿光年之外探测到星系磁场这张图片显示的是遥远的9io9星系的磁场方向，当时宇宙的年龄只有现在的20%--这是迄今为止探测到的最远的星系磁场。9io9星系中的尘粒在某种程度上与星系磁场的方向一致，因此它们会发出偏振光，这意味着光波会沿着一个偏好的方向而不是随机地摆动。ALMA探测到了这种偏振信号，天文学家可以据此推算出磁场的方向，这里显示的是叠加在ALMA图像上的弯曲线条。图片来源：ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/J.Geachetal.天文学家利用ALMA探测到了一个星系的磁场，这个星系非常遥远，它的光线需要110多亿年的时间才能到达我们这里。在此之前，我们从未在如此遥远的地方探测到一个星系的磁场。这段视频总结了这一发现。资料来源：欧洲南方天文台宇宙中的磁场宇宙中的许多天体都有磁场，无论是行星、恒星还是星系。英国赫特福德大学（UniversityofHertfordshire）天体物理学教授詹姆斯-盖奇（JamesGeach）说："很多人可能不知道，我们的整个银河系和其他星系都布满了磁场，横跨数万光年。"他是最近发表在科学杂志《自然》（Nature）上的这项研究的第一作者。美国斯坦福大学研究员恩里克-洛佩兹-罗德里格斯（EnriqueLopezRodriguez）也参与了这项研究，他补充说："尽管这些场对星系的演化非常重要，但我们实际上对它们是如何形成的知之甚少。目前还不清楚星系中的磁场在宇宙生命的早期是如何形成的，也不清楚形成的速度有多快，因为到目前为止，天文学家只绘制了离我们很近的星系的磁场图。"这幅红外图像显示的是遥远的9io9星系，在这里可以看到一个红色的弧线围绕着附近一个明亮的星系。附近的这个星系就像一个引力透镜：它的质量使周围的时空发生弯曲，使背景中来自9io9的光线发生弯曲，因此它的形状发生了扭曲。这张彩色图片是将欧洲南方天文台（ESO）位于智利的可见光和红外天文巡天望远镜（VISTA）和位于美国的加拿大-法国-夏威夷望远镜（CFHT）拍摄的红外图像结合在一起的结果。图片来源：ESO/J.Geachetal.恒星形成的作用和未来研究现在，利用欧洲南方天文台（ESO）的合作伙伴--ALMA，Geach和他的团队在一个遥远的星系中发现了一个完全形成的磁场，其结构与在附近星系中观测到的类似。这个磁场比地球磁场弱1000倍，但却延伸了16000多光年。盖奇解释说："这一发现为我们提供了新的线索，让我们了解星系级磁场是如何形成的。在宇宙历史的这么早阶段就观测到一个发育完全的磁场，表明当年轻星系仍在成长时，横跨整个星系的磁场可以迅速形成。"研究小组认为，早期宇宙中恒星的密集形成可能对加速磁场的形成起到了一定的作用。此外，这些星场还会反过来影响后代恒星的形成方式。该发现的合著者、欧洲南方天文台天文学家罗布-艾维森（RobIvison）说，这一发现打开了"一扇了解星系内部运作的新窗口，因为磁场与正在形成新恒星的物质有关"。这段视频把我们从银河系的家带到了一个遥远的星系--9io9。我们首先看到的是可见光下的夜空，最后到达9io9星系时，我们切换到了红外光。在这里，银河系呈现出一条微弱的淡红色弧线，围绕着附近一个明亮的星系。然后我们看到的是毫米波长的9io9的ALMA图像，磁场的方向用叠加曲线表示。资料来源：ESO/ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/DESI/CFHT/N.Risinger(skysurvey.org)/J.Geachetal.探测遥远磁场的技术为了进行这项探测，研究小组搜索了遥远星系9io9中尘埃粒子发出的光线。星系中布满了尘埃粒子，当存在磁场时，尘埃粒子会趋于排列整齐，它们发出的光线也会变得偏振。这意味着光波会沿着一个偏好的方向振荡，而不是随机的。当ALMA探测到并绘制出来自9io9的偏振信号时，首次证实了在一个非常遥远的星系中存在磁场。盖奇说："任何其他望远镜都无法做到这一点。希望通过这次和未来对遥远磁场的观测，这些基本的星系特征是如何形成的谜团将开始揭开。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1395473.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1395473.htm

地球遭未知超高能量宇宙粒子撞击 日本天文学家将其命名为"天照"

地球遭未知超高能量宇宙粒子撞击日本天文学家将其命名为"天照"一种高能粒子从太空落到地球表面--不清楚它来自哪里，甚至不清楚它到底是什么。这听起来像是科幻小说中的情节，但实际上却是科学现实，大阪都立大学研究生院理学研究科和南部阳一郎理论与实验物理研究所副教授藤井俊弘领导的研究就证明了这一点。科学家将探测到来自太空的未知极高能粒子以日本神话命名。望远镜阵列实验的表面探测器阵列观测到的高能宇宙射线"天照粒子"的插图。资料来源：大阪都立大学/L-INSIGHT、京都大学/竹重龙之介宇宙射线是来自银河系和银河系外的高能带电粒子。能量极高的宇宙射线非常罕见，它们的能量可以超过1018电子伏特或1埃电子伏特（EeV），这大约是人类迄今制造的最强大加速器所能达到的能量的一百万倍。艺术家绘制的超高能量宇宙射线天文学图，与受电磁场影响的较弱宇宙射线形成对比，以阐明能量极高的现象。资料来源：大阪都立大学/京都大学/竹重龙之介为了追寻这些来自太空的宇宙射线，藤井教授和一个国际科学家团队从2008年起开始进行望远镜阵列实验。这个专门的宇宙射线探测器由507个闪烁体表面站组成，覆盖了美国犹他州700平方公里的广阔探测区域。2021年5月27日，研究人员探测到了一个能量高达244EeV的粒子。藤井教授说："当我第一次发现这种超高能量宇宙射线时，我以为一定是搞错了，因为它显示出的能量水平在过去30年中是前所未有的。这种能量相当于迄今观测到的能量最高的宇宙射线，被称为"Oh-My-God"粒子，1991年探测到时估计能量为320EeV。"被称为"天照"粒子的高能粒子的记录信号和事件动画。资料来源：大阪都立大学在众多候选粒子名称中，藤井教授及其同事最终选择了"天照"。"天照"是神道教信仰中的太阳女神的名字，她在日本的诞生中发挥了重要作用。天照粒子也许和日本女神本身一样神秘。它从何而来？它到底是什么？这些问题依然存在。希望天照粒子能够为揭示宇宙射线的起源铺平道路。藤井教授喃喃自语道："目前还没有发现与宇宙射线到达方向相匹配的有希望的天体，这表明可能存在标准模型之外的未知天文现象和新的物理起源。今后，我们将继续运行望远镜阵列实验，通过我们正在进行的具有四倍灵敏度的升级实验（被称为TAx4）和下一代天文台，对这种极高能粒子的来源展开更详细的调查"。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399415.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399415.htm