研究揭示宇宙射线和中微子可能来源

星星被撕成碎片

资料来源:钱德拉x射线观测中心/美国航天局

最近发表在《arxiv.org》杂志上的一项研究表明，被黑洞撕裂的白矮星可以解释地球上看到的高能宇宙射线和中微子雨。

宇宙射线和中微子是来自太空并每天轰击地球的亚原子粒子“雨”的一部分。然而，是什么产生了这些难以探测的粒子？德国电子同步加速器研究所的丹尼尔·比尔领导的团队发现白矮星上的潮汐力崩溃可能是原因之一。

当一颗恒星离黑洞太近，导致它被强大的引力撕裂时，潮汐力就会瓦解美国亚利桑那州立大学的塞西莉亚·鲁纳迪尼说，“被摧毁的恒星的部分碎片落入黑洞，这导致黑洞释放能量并加速粒子。”

理论上，黑洞喷流的极端能量足以在产生高能中微子和超高能宇宙射线的级联反应中分裂原子核。研究人员发现，一个简单的过程——由撕裂引起的白矮星核的解体及其在黑洞喷流中的加速——将同时产生两种亚原子粒子。约翰霍普金斯大学的Julian Krolik同意这种可能性的存在。

“我们真的不太了解宇宙射线是如何加速的。”Krolik说。由于研究人员无法确定宇宙射线达到如此高速度背后的机制，所以仍然不清楚黑洞喷流的极端环境是否是原因。

Krolik解释说，只有少数黑洞产生相对论性喷流，尽管科学家不确定为什么。类似地，只有一小部分黑洞附近有白矮星，白矮星可以被撕裂，产生潮汐力坍缩。这意味着成功地观察到白矮星在黑洞附近潮汐力的分解需要时间和运气，黑洞可以产生喷流。

尽管几十年前理论上就预测到了潮汐力的解体，研究人员也发现了足够多的潜在事件，但只有少数观察得到了证实。数据的缺乏意味着研究人员仍然不了解潮汐力分解是如何发生的，也不知道它们是否是宇宙射线和中微子的神秘来源，它们的能量最高。

卢纳迪尼同意这一点，并认为最新的研究是一个理论解释。只有当人们同时观察到显示来自同一天空的潮汐力和中微子分解的x光时，这一点才能得到证实。即便如此，产生这些高能粒子的其他过程可能也在起作用。(宗华)

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