黑洞吞噬恒星会产生中微子吗?新研究令人怀疑

来自恒星碎片的鬼粒子

资料来源:DESY,科学传播实验室

新的计算结果表明黑洞吞下一颗恒星可能不会产生足够的能量来发射中微子。

2019年10月,一个高能中微子撞击了南极洲。中微子异常难以探测,却激起了天文学家的兴趣:是什么产生了如此强大的粒子?

研究人员追踪中微子到一个超大质量的黑洞它刚刚撕裂并吞噬了一颗恒星。被称为潮汐中断事件(TDE)的AT2019dsg发生在几个月前,即2019年4月,发生在中微子产生的天空区域。天文学家说,这种异常猛烈的事件一定是这种强大粒子的来源。

但新的研究对这种说法提出了质疑。

发表在《天体物理学杂志》上哈佛和史密森尼天体物理中心的研究人员西北大学,提供了大量新的AT2019dsg射电观测和数据,使研究小组能够计算该事件释放的能量。研究结果表明,AT2019dsg产生的能量远不及中微子所需的能量;事实上,它喷出的是相当“普通的”,团队总结道。

黑洞是邋遢的食客

虽然这听起来似乎有悖常理,但黑洞并不总是吞噬触手可及的一切。

“黑洞不像真空吸尘器,”领导这项研究的天体物理学中心博士后伊薇特•Cendes说。

Cendes解释说,当一颗恒星离黑洞太近时,引力就开始拉伸,或像意大利面条一样。最终,拉长的物质绕黑洞旋转并升温,在天空中产生一道闪光,天文学家在数百万光年之外都能发现。

“但是当有太多的物质时,黑洞不能一次顺利地吃掉所有的物质,”研究合著者、西北大学博士后凯特·亚历山大(Kate Alexander)说,她称黑洞是混乱的食者。“在这个过程中,一些气体会被喷出来,比如婴儿吃东西的时候,一些食物最后会掉到地板或墙上。”

这些剩余物以流出物或喷流的形式被抛回太空——如果足够强大,理论上可以产生一种被称为中微子的亚原子粒子。

一个不太可能的中微子源

使用新墨西哥州的非常大阵列和阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(阿尔玛),该团队能够在黑洞开始吞噬这颗恒星后的500多天内观测到大约7.5亿光年之外的AT2019dsg。广泛的射电观测使AT2019dsg成为迄今为止研究最充分的TDE,并揭示出射电亮度在事件开始后约200天达到峰值。

根据数据,流出的总能量相当于太阳在3000万年中辐射出的能量。虽然这听起来可能令人印象深刻,但2019年10月1日发现的强大中微子需要1000倍能量的源。

亚历山大解释说:“我们看到的不是明亮的物质喷射,而是较微弱的物质射电流出。”“我们看到的不是强大的消防水管,而是柔和的风。”

Cendes补充说:“如果这些中微子以某种方式来自AT2019dsg,那么问题就来了:为什么我们没有在这个距离或更近的地方发现与超新星有关的中微子?它们更常见,具有相同的能量速度。”

研究小组得出结论,中微子不太可能来自这个特定的TDE。然而,如果它真的发生了,天文学家们还远远不了解tde以及它们如何发射中微子。

Cendes说:“我们很可能会再次确认这一点。”他相信还有很多东西需要学习。“这个特殊的黑洞仍在进食。”

TDE AT2019dsg于2019年4月9日由南加州的Zwicky瞬态设施首次发现。6个月后,位于南极的冰立方中微子观测站(IceCube neutrino Observatory)探测到了这颗名为“冰立方- 191001a”的中微子。

参考文献:“2019年dsg潮汐中断事件普通流出物的射电观测”,Y. Cendes, K. D. Alexander, E. Berger, T. Eftekhari, P. K. G. Williams和R. Chornock, 2021年10月4日,《天体物理学杂志》上
1538 - 4357 . DOI: 10.3847 / / ac110a

其他研究的合著者是天体物理学中心的埃多·伯杰和彼得·威廉姆斯;西北大学的Tarraneh Eftekhari;和Ryan Chornock的加州大学伯克利分校

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