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清大与国际团队合作 捕获银河系外微中子

清大天文所特聘教授江国兴与国际团队合作发现恒星被黑洞撕裂时喷发的微中子。(清华大学提供)
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【大澳门威尼斯人赌场官网2021年03月24日讯】(大澳门威尼斯人赌场官网记者林倩玉台湾新竹报导)天文学家过去推测恒星被黑洞吞噬时,可能产生比地表最强粒子对撞机产生粒子还强大千倍的高能微中子,但因微中子难以侦测,又有“幽灵粒子”之称。国立清华大学天文所特聘教授江国兴在科技部“曜星计划”的补助下,与德国电子同步加速器研究中心(DESY)团队合作,捕获距地球7亿光年远的恒星被黑洞撕裂时喷发的微中子,为探索宇宙起源更推进一步。

微中子是基本粒子,但它们很少与其它物质发生相互作用,因此很难被侦测到,这是国际天文学家第二度侦测到来自银河系以外的微中子。这项重大的天文发现上个月登上顶尖学术期刊《自然天文学》。

江国兴指出,天文学家2019年4月观测到海豚星座中央一个质量为太阳三千万倍的超大黑洞吞噬了恒星的过程。这颗不幸的恒星靠近黑洞时,重力产生了强烈的潮汐力,将恒星拉长如面条,之后就像被“五马分尸”般扯裂,大约一半的恒星碎片被吸入黑洞,并产生高温和喷发出粒子流,耀眼的光芒照亮了整个星系。

天文学家推测粒子以接近光速喷发时,可能与其它粒子及光碰撞,产生高能微中子,但始终无法证实。直到那颗恒星被撕裂的半年后,也就是2019年10月,美国国家科学基金会南极观测站的冰立方微中子天文台 (IceCube Neutrino Observatory)捕获到一颗高能微中子,沿它的轨迹回溯,发现它正来自半年前海豚星座的黑洞吞噬恒星位置。

由德国电子同步加速器研究中心博士史坦(Robert Stein)领导,国立清华大学及荷兰、美国、英国、瑞典等国的研究单位共同组成的国际团队,在结合伽玛射线、X光、紫外线、可见光和电波的侦测与分析后,证实这颗高能微中子来自黑洞吞噬恒星事件。

江国兴参与了这项重大天文发现的X光数据分析。他表示,这次恒星被黑洞吞噬事件产生的X光以前所未有的速度衰减,所以研究小组在观测时并没有看到强大的粒子喷流,这显示环绕恒星运行的盘状结构高速冷却,或X光被逐渐增加的外围气体迅速吸收。

江国兴表示,虽然微中子像幽灵一般难测,但每一颗来自宇宙深处的微中子都携带宿主星体的重要讯息,只要搭配电磁波或重力波观测,我们将可更全面了解产生高能微中子的物理机制。

恒星靠近黑洞时被潮汐力撕裂的事件也被称为潮汐破坏事件(TDE)。2019年4月海豚星座中2MASX J20570298+1412165星系发生的潮汐破坏事件,是由加州理工学院位于帕洛马山天文台的1.3米口径自动望远镜“史维基瞬变设备”(ZTF)发现。国立清华大学也是该设备的创始成员之一。

从小爱看星星 开启了探索宇宙之旅

在香港出生成长的江国兴很小就喜欢看星星,常央求父母带他到视野比较宽阔的公园去看月亮、彗星或流星雨。从国中开始获得人生第一副小型双筒望远镜开始,他一路参加学校的天文社团,大学主修数学,之后就进入天文物理的领域,取得英国牛津大学天文物理博士,并曾在美国哈佛史密松天文物理中心及麻省理工学院天文物理及太空科学中心担任博士后研究员。

与一些天文学家不同的是,他是真的喜欢看星星。在长时间面对电脑及观测数据时,他最大的消遣就是走到户外放松一下,看一会儿星星。江国兴也加入了国际观测重力波的KAGRA团队,要解开更多的重力波谜团。◇

从小就爱看星星,开启了江国兴探索宇宙之旅。(清华大学提供)

责任编辑:李悦

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