冰立方中微子让我们第一次看到了活跃星系的内部深处

一个国际科学家团队首次发现了NGC1068(也称为Messier77)高能中微子发射的证据，该星系是鲸鱼座中的一个活跃星系，也是迄今为止最熟悉和研究最充分的星系之一。这个星系于1780年首次被发现，距离我们4700万光年，可以用大型双筒望远镜观察。

研究结果将于2022年11月4日发表在《科学》杂志上，今天在一个在线科学网络研讨会上分享，该研讨会聚集了来自全球的专家、记者和科学家。

这项探测是在冰立方中微子天文台进行的，这是一个巨大的中微子望远镜，在靠近南极点的南极洲表面以下1.5至2.5公里深处包含10亿吨仪器化冰。

这台独特的望远镜使用中微子探索了我们宇宙的最远距离，报告了2018年对高能天体物理中微子源的首次观测。该源TXS0506+056是位于猎户座左肩的已知耀变体星座，距离我们40亿光年。

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岑说：“一个中微子可以找出一个来源。但只有对多个中微子的观察才能揭示出最有活力的宇宙物体的模糊核心。”

他补充说：“IceCube已经从NGC1068中积累了大约80个太电子伏特能量的中微子，这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。”

与光不同，中微子可以从宇宙中极其密集的环境中大量逃逸，并在很大程度上不受物质和渗透到河外空间的电磁场的干扰而到达地球。尽管科学家在60多年前就设想了中微子天文学，但中微子与物质和辐射的微弱相互作用使得它们的探测极其困难。中微子可能是我们询问宇宙中最极端物体的工作原理的关键。

“回答这些关于我们所生活的宇宙的影响深远的问题是美国国家科学基金会的主要关注点，”美国国家科学基金会物理部主任丹尼斯考德威尔说。

与我们的母星系银河系一样，NGC1068是一个棒旋星系，具有松散的缠绕臂和相对较小的中央凸起。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，而是由于物质落入黑洞中，质量是太阳的数百万倍，甚至比中心的不活跃黑洞还要大我们银河系的。

NGC1068是一个活跃的星系——特别是SeyfertII型——从地球上看的角度掩盖了黑洞所在的中心区域。在SeyfertII星系中，核尘埃圆环掩盖了大部分由致密气体和粒子产生的高能辐射，这些气体和粒子缓慢地向内盘旋向星系中心。

“最近对这些物体中黑洞环境的模型表明，气体、尘埃和辐射应该会阻挡伽马射线，否则这些伽马射线会伴随中微子出现，”密歇根州立大学的博士后助理、中微子的主要分析员之一汉斯·尼德豪森说。纸。“这种来自NGC1068核心的中微子探测将提高我们对超大质量黑洞周围环境的理解。”

根据德国慕尼黑工业大学(TUM)的博士后助理和另一位主要分析仪TheoGlauch的说法，NGC1068可能成为未来中微子望远镜的标准蜡烛。

“对于天文学家来说，它已经是一个经过充分研究的物体，中微子将使我们能够以完全不同的方式看到这个星系。新的观点肯定会带来新的见解，”格劳赫说。

佐治亚理工学院物理学教授、冰立方合作组织发言人伊格纳西奥·塔博阿达表示，这些发现代表了对2020年发表的NGC1068先前研究的重大改进。

“这种改进部分来自增强的技术，部分来自对探测器校准的仔细更新，”Taboada说。“探测器操作和校准团队的工作使中微子定向重建能够更好地精确定位NGC1068并实现这一观察。通过增强技术和改进校准，解决这个源成为可能，这是IceCube合作的辛勤工作的结果。”

改进后的分析为已经在建设中的优质中微子观测站指明了方向。

“这对我们领域的未来来说是个好消息，”德国DeutschesElektronen-Synchrotron的IceCube合作者兼高级科学家MarekKowalski说。“这意味着有了新一代更灵敏的探测器，将会有很多发现。未来的IceCube-Gen2天文台不仅可以探测到更多这些极端粒子加速器，而且还可以在更高的能量下进行研究。就好像IceCube递给我们一张通往宝库的地图。”

通过对TXS0506+056和NGC1068的中微子测量，IceCube离回答宇宙射线起源的百年问题更近了一步。此外，这些结果意味着宇宙中可能还有更多相似的物体有待识别。

TUM物理学教授和另一位主要分析仪ElisaResconi说：“被遮蔽的宇宙的揭幕才刚刚开始，中微子将引领天文学发现的新纪元。”

“几年前，NSF发起了一个雄心勃勃的项目，通过将光学和射电天文学方面的现有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，扩大我们对宇宙的理解，”考德威尔说。

“冰立方中微子天文台将邻近星系识别为中微子的宇宙来源，这只是这个令人兴奋的新领域的开始，它有望深入了解大质量黑洞的未发现力量和宇宙的其他基本特性。”