2020年2月,位于地中海海底的KM3NeT/ARCA探测器捕捉到一次破纪录的中微子事件——KM3-230213A。该粒子能量极高,科学家最初怀疑其来源为超高能宇宙射线或银河系中未知的极端天体,但均未能给出完全令人信服的解释。
由意大利佛罗伦萨大学奥斯卡·阿德里亚尼领导的国际研究团队近日提出新设想:该中微子可能来自耀变体——一种活跃的星系核,其中超大质量黑洞以接近光速喷射出喷流。若喷流朝向地球,该天体便会异常明亮。2018年,冰立方天文台曾将一次中微子事件与耀变体TXS 0506+056关联,但此次事件能量远高于前者。
研究团队未将信号归因于单个耀变体,而是通过天体多信使建模程序模拟了整个耀变体群体的贡献。模型考虑了喷流内部的质子-光子碰撞、π介子产生及衰变等过程。结果显示,耀变体群体确实可以产生所需能量的中微子通量,且最可能的情形是质子在喷流中被加速,具有非常窄的能量谱,其储存能量约为电子的10倍,同时与已知宇宙背景伽马射线辐射相符。
研究还指出,耀变体对冰立方探测器常规探测到的低能中微子通量几乎无贡献,这可能意味着不同能量范围的中微子由不同类型的宇宙加速器产生。
阿德里亚尼团队同时强调,结论基于单一极端事件,统计不确定性较高,但即便仅探测到一次如此高能量的粒子,也足以推动学界重新审视天体物理过程的极限。随着KM3NeT观测网络扩展,科学家将能进一步验证耀变体是否为宇宙最强中微子的来源。该研究发表于《宇宙学与天体粒子物理学杂志》。