这个遥远的星系可能正在向我们发射大量幽灵粒子

在南极的地下深处，有一片冰封的电线森林，名为“冰立方”。它不是立方体：冰立方是六边形的冰洞，深达几公里，洞内装满热水和电子设备。它的目的是捕捉中微子的闪烁——这种幽灵般的小粒子通常来自太空，穿过地球后几乎不留痕迹。

四年前，IceCube 帮助科学家首次发现太阳系外的中微子源。如今，IceCube 科学家第二次确定了远行中微子源，该源头来自距离我们约 4700 万光年的星系 NGC 1068。

他们的研究结果于 11 月 3 日发表在《科学》杂志上，需要进一步证实。但如果这些观察结果正确，它们将是帮助天文学家了解这些中微子起源于宇宙何处的关键一步。而且，奇怪的是，NGC 1068 与 IceCube 的第一个嫌疑人非常不同。

中微子是微小的幽灵。据估计，每秒有 100 万亿个中微子穿过你的身体，而且几乎没有一个与你身体的原子相互作用。与质子和电子等带电粒子不同，中微子不受电磁力的拉动和推动。中微子的质量非常小，以至于多年来物理学家认为它们根本没有质量。

我们在太空中看到的大多数中微子都来自太阳。但科学家们对来自太阳系外的更难以捉摸的中微子尤其感兴趣。对于天文学家来说，IceCube 代表着一个愿望：如果研究人员能够观察到遥远的中微子，他们就可以利用它们来观察气体和尘埃云，而光线通常无法穿过这些云层。

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IceCube 的任务是寻找那些到达地球的中微子，它们的能量远高于任何太阳中微子。尽管位于南极，但 IceCube 实际上专注于撞击北半球的中微子。IceCube 的探测器试图辨别中微子的行进方向。如果 IceCube 探测到指向下方的粒子，科学家们很难将它们与不断撞击地球大气层的宇宙辐射的剧烈静电区分开来。另一方面，如果 IceCube 探测到指向上方的粒子，科学家们就知道它们来自北方，在撞击冰封的探测器之前已经穿过了我们星球的大部分。

“我们在 2013 年发现了来自宇宙的中微子，”威斯康星大学麦迪逊分校物理学家、IceCube 合作项目成员、论文作者弗朗西斯·哈尔岑 (Francis Halzen) 说道，“这引发了一个问题：它们的起源如何？”

寻找中微子已经很困难了，而找出它们的来源则要困难很多倍。确定中微子的来源需要进行艰苦的数据分析，可能需要数年才能完成。

至关重要的是，这并不是 IceCube 的第一次发现。2018 年，科学家将 IceCube 的数据与传统望远镜的观测结果进行比较，确定了一个可能的中微子源，距离我们超过 50 亿光年：TXS 0506+56。TXS 0506+56 是天文学家所说的耀变体的一个例子：一个遥远的高能星系，中央有一个黑洞，向地球方向直接喷出一股喷流。它声音响亮、明亮，正是天文学家认为会产生中微子的那种物体。

但并非所有人都相信他们掌握了全部情况。

宾夕法尼亚州立大学物理学家 Kohta Murase（他不是这篇新论文的作者）表示：“这种解释一直存在争议。许多研究人员认为，需要其他源类型来解释来自天空不同方向的高能中微子的起源。”

于是 IceCube 的科学家开始着手研究。他们仔细分析了 2011 年至 2020 年九年的 IceCube 观测数据。由于 TXS 0506+56 等耀变体往往会喷出大量伽马射线，研究人员试图将中微子与已知的伽马射线源进行匹配。

但实际上，他们发现的源并不是他们所期待的伽马射线源。

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NGC 1068（又名 M77）距离我们约 4700 万光年，与我们自己的星系并无二致。它的形状像银河系，呈螺旋状。它的核心也有一个超大质量黑洞。一些天文学家曾怀疑它是中微子源，但一直没有找到任何证据。

黑洞会产生大量天体物理学家称之为宇宙射线的物质。尽管宇宙射线有这样的名字（最先发现它们的科学家认为它们是射线），但宇宙射线实际上是超高能质子和原子核，它们以接近光速的速度穿越宇宙。

但与银河系中心的黑洞不同，NGC 1068 的黑洞被厚厚的气体和尘埃所笼罩，阻挡了许多原本会出现的伽马射线。天文学家表示，这让中微子的来源变得复杂。“这是关键问题，”哈尔岑说。“我们探测到的来源在高能伽马射线中是看不到的。”

当宇宙射线撞击该面纱时，它们会引起一系列核反应，并喷出中微子。（事实上，当宇宙射线撞击地球大气层时，它们也会发生同样的反应）。NGC 1068 的发现如此令人兴奋的原因之一是，随之而来的中微子可能会为天文学家提供有关这些宇宙射线的线索。

这还不是最终证据；目前还没有足够的数据来确定。这需要更多的观察，需要更多年艰苦的数据分析。即便如此，Murase 表示，其他天文学家可能会在天空中搜寻 NGC 1068 之类的星系，这些星系的中心黑洞被遮蔽。

与此同时，其他天文学家认为，高能中微子可能从更多地方流出。例如，如果一颗恒星离超大质量黑洞太近，黑洞的引力可能会将恒星撕裂，并在这一过程中释放中微子。当天文学家准备寻找中微子时，他们也会想在天空中寻找新的、更多样化的点。

他们很快就能利用 IceCube 以外的设备开展工作。天文学家正在为额外的高灵敏度中微子探测器奠定基础（或海上工作）：一个位于西伯利亚贝加尔湖底部，另一个位于地中海海底。很快，这些探测器可能会加入寻找遥远、远行中微子的行列。