冰立方的中微子提供了活动星系的新视角

一个国际科学家团队，包括阿德莱德大学的研究人员，通过探测一个活跃星系发射的中微子粒子，收集了关于数百万光年外的高能核心的新证据。

科学家们发现，位于鲸鱼座的NGC 1068，也被称为Messier 77，是一个高能量的中微子发射器。他们利用南极洲的冰立方中微子观测站观测了这些粒子。

"我们正在窥视4700万光年外的NGC 1068星系的活跃区域，"来自阿德莱德大学物理科学学院物理系的加里-希尔副教授和国际冰立方合作组织的成员说。

"当我们观察到它发射的中微子时，我们将能够更多地了解银河系内部发生的极端粒子加速和生产过程，到目前为止，这还不可能，因为其他高能排放物无法从它那里逃脱。"

中微子是亚原子粒子，通常每秒钟以万亿计穿过我们的身体和地球的每个部分，但它们很少与物质发生作用--这一事实使它们难以被探测到。

这些观测是由位于阿蒙森-斯科特南极站的冰立方中微子观测站进行的，该观测站于2010年底完成。NGC 1068用大型双筒望远镜就可以看到，并且已经成为许多天文观测的对象。

2018年，冰立方发现了TXS 0506+056有史以来第一个中微子发射源，这是一个非常遥远的炽热星体，超级大质量黑洞驱动的粒子射流，直指地球，发射出中微子。这导致了在短时间内对中微子和伽马射线的联合观测。

NGC 1068星系的距离大约是它的100倍，到目前为止，已经从这个活跃的星系中发现了大约80个中微子事件。与TXS 0506+056炽热星相比，NGC 1068星系相对于地球的方向是这样的：中心发射区域的直接视野被灰尘遮挡。伽马射线被吸收了，但是中微子可以不受抑制地从这些区域逃逸出来。

"在2018年从TXS 0506+056发现中微子的兴奋之后，发现一个产生稳定的中微子流的源头，我们可以用冰立方看到，这更令人激动，"希尔副教授说。

"中微子可以从宇宙的这些其他不明显的区域内逃脱，这意味着它们也很难被探测到。这需要像冰立方这样的大型探测器，冰立方是目前该领域的领导者，其仪器容积为南极深冰的一立方公里。"

许多中微子清晰地穿过地球，但有些中微子在探测器附近的冰层中相互作用，产生了μ介子，这些μ介子发出的闪光被分布在86条线上的5000多个篮球大小的光学传感器捕捉到，这些传感器被部署在钻到近2500米深的洞中，现在被永久地冻结在深冰中。光的模式被用来推断粒子的到达方向和能量。

"希尔副教授说："到目前为止，我的研究之路最好的方面之一是我在南极度过了许多个夏季，在安装小组中工作，将探测器串部署到冰中。

"冰立方的巨大规模需要全世界数百人的多年努力才能完成建造，并了解对高能粒子的反应。几年后，我们将回到南极，把更多的仪器放入冰中，作为进一步改进探测器的努力的一部分。"

探测器未来的扩展，被称为IceCube-Gen2，将能够探测到更多的中微子，解决更多的这些来源，并在更高的能量下进行观察。

主要资金来自于国家科学基金会，以及所有其他参与国的资助机构。阿德莱德大学的冰立方研究得到了澳大利亚研究委员会的支持。

该团队的成果发表在《科学》杂志上。