220PeV的宇宙“幽灵粒子”来源锁定：耀变体或是史上最强中微子的故乡

220PeV的宇宙幽灵粒子来源锁定：耀变体或是史上最强中微子的故乡

来源：ScienceDaily | 关键词：中微子, 耀变体, KM3NeT, 高能天体物理, 宇宙加速器

导读：2023年2月，地中海深处的KM3NeT探测器捕获了一个携带约220PeV能量的中微子——这是有史以来探测到能量最高的宇宙中微子。一项新研究提出，这颗"超级中微子"可能来源于耀变体——一种由超大质量黑洞驱动的极端天体。该研究发表于《宇宙学与天体粒子物理学杂志》。

深海中的惊人信号

这颗中微子于2023年2月13日由KM3NeT/ARCA探测器记录，该探测器位于西西里岛海岸深海处，目前仍在建设中——在发现时仅有21条探测线运行，仅占计划最终规模的约10%。这颗中微子的能量比之前探测到的高能中微子高出十倍以上，其来源一直是个谜。

那不勒斯INFN的研究员Meriem Bendahman解释说："关于这个粒子的起源，有几种可能的解释。有人认为当超高能宇宙射线与宇宙微波背景辐射相互作用时会产生此类中微子。但也有可能中微子来自一组极端加速器产生的弥漫通量，比如耀变体。"

耀变体：最极端的宇宙加速器

耀变体是由超大质量黑洞驱动的活动星系核，它们向地球方向喷射巨大的等离子体喷流，是宇宙中最极端的天体之一。研究团队使用开源模拟工具AM3对现实的耀变体群体进行建模，调整了重子负载（衡量质子与电子携带能量的比例）和质子谱指数等关键参数。

研究结合了多个大型观测站的数据，包括KM3NeT/ARCA、IceCube中微子观测站和NASA的费米伽马射线太空望远镜。其他中微子观测站（包括IceCube）均未探测到类似的超高能事件，这表明此类粒子极其罕见——而耀变体模型成功满足了这一约束条件。

等待全规模探测器的答案

Bendahman表示："我们使用物理驱动的参数对现实的耀变体群体进行了建模，发现这个耀变体群体可以解释这一超高能事件的来源，同时也与我们对伽马射线和中微子观测所拥有的约束条件相符。"但她同时提醒，在耀变体解释得到确认之前，仍需更多证据。

"KM3NeT仍在建设中，我们仅用部分配置就探测到了这颗超高能中微子。当探测器完整建成并积累更多数据后，我们将能够进行更强大的统计分析，并打开一扇通往超高能中微子宇宙的新窗口。"如果耀变体来源得到证实，这些发现将刷新我们对黑洞喷流加速粒子极限能力的认知。

总结：国际研究团队通过模拟耀变体群体，为2023年探测到的史上能量最高中微子（约220 PeV）提供了一个合理的来源解释。研究结合KM3NeT、IceCube和费米望远镜数据，发现一个具有物理合理参数的耀变体群体可以解释这一异常事件，同时与现有观测约束保持一致。随着KM3NeT全规模运行，超高能中微子天文学将迎来黄金时代。