220PeV的宇宙“幽靈粒子”來源鎖定：耀變體或是史上最強中微子的故鄉

220PeV的宇宙幽靈粒子來源鎖定：耀變體或是史上最強中微子的故鄉

來源：ScienceDaily | 關鍵詞：中微子, 耀變體, KM3NeT, 高能天體物理, 宇宙加速器

導讀：2023年2月，地中海深處的KM3NeT探測器捕獲了一個攜帶約220PeV能量的中微子——這是有史以來探測到能量最高的宇宙中微子。一項新研究提出，這顆"超級中微子"可能來源于耀變體——一種由超大質量黑洞驅動的極端天體。該研究發表于《宇宙學與天體粒子物理學雜志》。

深海中的驚人信號

這顆中微子于2023年2月13日由KM3NeT/ARCA探測器記錄，該探測器位于西西里島海岸深海處，目前仍在建設中——在發現時僅有21條探測線運行，僅占計劃最終規模的約10%。這顆中微子的能量比之前探測到的高能中微子高出十倍以上，其來源一直是個謎。

那不勒斯INFN的研究員Meriem Bendahman解釋說："關于這個粒子的起源，有幾種可能的解釋。有人認為當超高能宇宙射線與宇宙微波背景輻射相互作用時會產生此類中微子。但也有可能中微子來自一組極端加速器產生的彌漫通量，比如耀變體。"

耀變體：最極端的宇宙加速器

耀變體是由超大質量黑洞驅動的活動星系核，它們向地球方向噴射巨大的等離子體噴流，是宇宙中最極端的天體之一。研究團隊使用開源模擬工具AM3對現實的耀變體群體進行建模，調整了重子負載（衡量質子與電子攜帶能量的比例）和質子譜指數等關鍵參數。

研究結合了多個大型觀測站的數據，包括KM3NeT/ARCA、IceCube中微子觀測站和NASA的費米伽馬射線太空望遠鏡。其他中微子觀測站（包括IceCube）均未探測到類似的超高能事件，這表明此類粒子極其罕見——而耀變體模型成功滿足了這一約束條件。

等待全規模探測器的答案

Bendahman表示："我們使用物理驅動的參數對現實的耀變體群體進行了建模，發現這個耀變體群體可以解釋這一超高能事件的來源，同時也與我們對伽馬射線和中微子觀測所擁有的約束條件相符。"但她同時提醒，在耀變體解釋得到確認之前，仍需更多證據。

"KM3NeT仍在建設中，我們僅用部分配置就探測到了這顆超高能中微子。當探測器完整建成并積累更多數據后，我們將能夠進行更強大的統計分析，并打開一扇通往超高能中微子宇宙的新窗口。"如果耀變體來源得到證實，這些發現將刷新我們對黑洞噴流加速粒子極限能力的認知。

總結：國際研究團隊通過模擬耀變體群體，為2023年探測到的史上能量最高中微子（約220 PeV）提供了一個合理的來源解釋。研究結合KM3NeT、IceCube和費米望遠鏡數據，發現一個具有物理合理參數的耀變體群體可以解釋這一異常事件，同時與現有觀測約束保持一致。隨著KM3NeT全規模運行，超高能中微子天文學將迎來黃金時代。