黑洞吞噬恆星會產生中微子嗎?新的研究讓天文學家產生懷疑

新的計算結果顯示,一個黑洞吞噬一顆恆星可能沒有產生足夠的能量來發射中微子。2019年10月,一個高能量的中微子撞上了南極洲。這個明顯難以探測的中微子引起了天文學家的興趣:是什麼能產生如此強大的粒子?研究人員將中微子追溯到一個剛剛撕裂併吞下一顆恆星的超大質量黑洞。

AT2019dsg被稱為潮汐破壞事件(TDE),僅在幾個月前–2019年4月–發生在中微子產生的同一天空區域。天文學家說,這個畸形的暴力事件一定是這個強大粒子的來源。但是新的研究對這種說法提出了質疑。

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在發表在《天體物理學雜誌》上的一項研究中,哈佛大學天體物理學中心和史密森學會以及西北大學的研究人員提出了關於AT2019dsg的大量新的無線電觀測和數據,使研究小組能夠計算出該事件所發射的能量。研究結果顯示,AT2019dsg產生的能量遠不及中微子所需的能量;事實上,它噴出的能量相當”普通”,研究小組得出結論。

黑洞是”混亂的食客”

雖然這可能看起來有悖常理,但黑洞並不總是能吞噬一切。”領導這項研究的天體物理中心博士后伊維特·岑德斯說:”黑洞不像是吸塵器。他解釋道,當一顆恆星離黑洞太近時,引力開始拉長,或使恆星變形。最終,被拉長的物質圍繞着黑洞旋轉並加熱,在天空中形成一個閃光,天文學家可以在數百萬光年外發現它。

“但是,當有太多的物質時,黑洞不可能一下子順利地把它吃掉,”研究報告的共同作者、西北大學的博士后凱特-亞歷山大說,他把黑洞稱為”混亂的吃貨”。”在這個過程中,一些氣體會被重新噴出來–就像嬰兒吃飯時,一些食物最終會落在地板或牆壁上。”

這些”殘羹剩飯”以外流或噴射的形式被甩回太空–如果足夠強大,理論上可以產生一種被稱為中微子的亞原子粒子。

利用新墨西哥州的超大型陣列和智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列(ALMA),研究小組能夠在黑洞開始吞噬恆星后的500多天里,對大約7.5億光年外的AT2019dsg進行觀測。廣泛的無線電觀測使AT2019dsg成為迄今為止研究得最充分的TDE,並發現無線電亮度在事件開始后的200天左右達到了峰值。

根據這些數據,流出的能量總量相當於太陽在3000萬年的時間裡所輻射的能量。雖然這聽起來令人印象深刻,但在2019年10月1日發現的強大中微子需要一個能量大1000倍的源。

岑德斯補充說:”如果這個中微子以某種方式來自AT2019dsg,這就提出了一個問題。為什麼我們沒有在這個距離或更近的地方發現與超新星有關的中微子?它們更常見,而且具有相同的能量速度。”

研究小組的結論是,中微子不太可能來自這個特定的TDE。然而,如果它確實如此,天文學家們還遠遠沒有理解TDE以及它們如何發射中微子。

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