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黑洞暴力撕裂恒星會產生中微子嗎?


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更新日期:2022612
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當恒星偏離軌道遇到了黑洞,它會被吸引嗎?它會被撕裂嗎?它能夠逃脫嗎?中微子是什麼,從何處來,最終又走向何處去,與潮汐撕裂事件存在聯系嗎?浩瀚的天地裏,有太多秘密,讓我們一起來探索吧!

不同質量的黑洞

科學家普遍認為存在著兩種黑洞,根據其質量上的差別,我們將其分為恒星級黑洞和超大質量黑洞。其中,恒星級黑洞的質量是太陽的幾十倍,而超大質量黑洞的質量則是太陽的幾百萬倍甚至幾百億倍。

當恒星死亡之後,引力坍塌成了黑洞,科學家通過圍繞黑洞旋轉的吸積盤發射的X射線,驗證了恒星級黑洞的存在。人類對超大質量黑洞認識的過程就艱難一些,剛開始它是以類星體的方式被人類發現的,散發著比整個星系還要耀眼的光芒,直到智利的甚大望遠鏡發現銀河系的中心有一塊區域密度極高,才確定了它們了存在。

黑洞與恒星

隨著越來越多的天文發現,我們知道黑洞的存在是普遍的,我們也知道它源源不斷地吸引和吞噬著周圍的物質。那麼當一顆恒星不小心偏離了軌道之後,靠近了一個大黑洞會發生什麼樣的事情呢,會產生什麼樣的故事呢?它會被吞噬還是會被撕碎?

超大質量的黑洞本身具有超強的引力,當恒星靠近時,它所受到的潮汐力就會增大。雖然天體本身具有引力系統,但是當黑洞對它的潮汐力大於自身的束縛引力時,它就會被潮汐力撕碎,這種現象稱為“恒星潮汐撕裂事件"。

但是在整個過程中,恒星只會有一半的物質會落入黑洞的吸積盤,仍有一半能夠逃逸。被黑洞吸引的氣體不會一下落在吸積盤上,而是會圍繞著黑洞和積吸盤做一段時間的軌道運動,最後與積吸盤融為一體。潮汐撕裂事件會產生超強的光亮,甚至可以與超新星爆炸的程度相媲美。然而,這種事件發生的幾率很小,平均每個星系一萬年到十萬年才能發生一次。

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潮汐撕裂

近來有科學家表示當潮汐撕裂事件發生時,亞原子粒子可能已經向外爆炸,從而被加速到具有極高的能量。也就是說,一旦這種說法被證實,那麼人類將有可能再次在事件中發現中微子的痕跡。

為什麼科學家會將星碎事件與中微子的產生結合起來呢?

2019年,冰立方研究團隊發現中微子具有200萬億伏特的能量,比最強的人造粒子加速器的能量還高出30倍。由於發現時天空上方出現了一瞬間的閃光,而且此時於2019年4月被發現的T2019dsg潮汐撕裂事件還正在進行著,地球上監測到了它發射出了X射線、紫外線和無線電,於是科學家將此次發現與潮汐撕裂事件結合了起來。

目前仍還沒有證據表明二者之間存在的關系。在星碎事件中,質子必須被加速到高能,並且與其他質子相撞,產生新的粒子,然後粒子衰變後才會產生中微子。因此研究質子加速度是如何產生的非常重要,在星碎中質子究竟是如散沙般分散,還是被一股腦地高速噴出。

第一次確認亞原子粒子的來源

亞原子粒子是比原子還小的粒子,比如光子和誇克等。中微子被稱為幽靈亞原子粒子,是因為它能夠不受什麼阻礙就從太空來到地球,它的質量很小,能夠隨意穿過任何物質,包括人體,很難被發現,很難被捕捉到。人類開始思考它是從何而來?

科學家第一次在宇宙中追蹤到它是在獵戶座距離地球40億光年的一個耀變體上,並於2017年在南極冰立方天文台首次將這個它挑了出來。

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中微子振蕩

中微子有3種,分別為電子中微子,μ中微子,τ中微子。中微子以外的粒子,除了質量沒有差別,也就是說對應電子質量的粒子就產生電子的行為,對應介子質量的就產生介子行為,也就是說電子自始至終都是電子。但是中微子不是這樣的,它可能在飛行中偷偷變換了類型,比如從電子中微子變成了μ中微子,這種奇怪的現象就是中微子振蕩。

宇宙爆炸

一直以來,中微子被認為是揭示宇宙秘密的重要粒子。科學家們認為在大爆炸之後,空間中充滿了各種粒子,中微子是首先將自己從不同的粒子當中分離了出來,然後以光的速度放大到了宇宙的膨脹空間中。

後來,宇宙開始冷卻下來,質子和電子開始凝結成原子,宇宙微波背景就形成了。引力將原子聚集在一起,粒子的膨脹速度變慢,星系開始擴張,星系網絡逐漸形成了。

因此,除了質子和電子之外,中微子對塑造宇宙星系網絡也發揮了作用。

小結:

當恒星由於各種原因偏離運行軌道,被黑洞吸引時,會產生潮汐撕裂事件將它的部分氣體吸收到黑洞的積吸盤上,與此同時它的大部分物質仍然可以逃逸黑洞。有的科學家認為在這個暴力的“瞬間“”,有可能能夠檢測到高能中微子,但目前仍沒有充足的證據支持。人類首次在距地球40億光年的耀變體上追蹤到了來自宇宙的中微子,一直以來,它的質量、性質和反物質都是謎團,對它的探究有利於人類探究宇宙大爆炸和星系的形成,是人類認識世界的關鍵物質。

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