天文學(xué)邁向新時(shí)代！宇宙學(xué)距離下多信使天文學(xué)的全新進(jìn)展——引力透鏡效應(yīng)揭開約110億年前劇烈恒星形成活動(dòng)與中微子的關(guān)聯(lián)

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主譯：清水明澄

校對：孫宇峰

審核：牧夫天文校對組

美編：蘇奕月

后臺(tái)：王啟儒

http://www.nao.ac.jp/news/science/2026/20260617-alma.html

圖為本次發(fā)現(xiàn)概念示意圖。研究團(tuán)隊(duì)借助阿爾瑪望遠(yuǎn)鏡，捕捉到宇宙中微子事件「IC 210922A」輻射方向上的劇烈恒星形成星系“暗影爆發(fā)者”（右下方框內(nèi)射電圖像）。存在于早期宇宙、作為中微子源頭的暗影爆發(fā)者星系（中間圓圈內(nèi)想象復(fù)原圖），因引力透鏡效應(yīng)，被觀測到四束增亮成像。（圖源：MITOS）

借助阿爾瑪望遠(yuǎn)鏡等設(shè)備開展觀測，科研團(tuán)隊(duì)在高能中微子的抵達(dá)方向，發(fā)現(xiàn)了一顆誕生于約110億年前、亮度極高的星系——“暗影爆發(fā)者（Shadow Blaster）”。通過多波段觀測進(jìn)一步證實(shí)：中微子輻射的來源并非黑洞活動(dòng)，而是星系內(nèi)部的恒星形成活動(dòng)。這是依靠多信使天文學(xué)，破解長久以來懸而未決的中微子起源問題的突破性觀測證據(jù)。

此前，人類已確定數(shù)顆距離相對較近的活動(dòng)星系，它們是宇宙高能中微子的輻射源。但僅靠這些天體，完全無法解釋宇宙全域抵達(dá)地球的中微子總量。理論學(xué)界一直推測：宇宙早期、恒星誕生活動(dòng)極為劇烈的星系內(nèi)部會(huì)生成大量宇宙射線，這類射線或是宇宙中微子背景輻射的主要來源。然而，這類星系身處極遙遠(yuǎn)的宇宙學(xué)距離之外，還被厚重塵埃遮蔽，想要將單個(gè)中微子信號與對應(yīng)星系一一觀測匹配，難度極大。

以在臺(tái)灣開展研究的浦田裕次為核心的國際科研團(tuán)隊(duì)，將阿爾瑪望遠(yuǎn)鏡等多臺(tái)觀測設(shè)備對準(zhǔn)南極中微子探測器“冰立方（IceCube）”于2021年捕捉到的中微子事件「IC 210922A」的入射方向，開展追蹤觀測，最終找到了這顆距今約110億年的高亮度星系。這類能量極強(qiáng)的星系，以往普遍被認(rèn)為中心存在超大黑洞；此前已知的中微子候選源，也全是會(huì)噴射粒子噴流的活動(dòng)星系核。但本次新發(fā)現(xiàn)的天體，幾乎探測不到黑洞獨(dú)有的X射線、伽馬射線等高能輻射，再加上自身被厚重塵埃包裹，因此被命名為“暗影爆發(fā)者”。

前景另一星系產(chǎn)生的引力透鏡效應(yīng)放大了暗影爆發(fā)者星系，讓研究團(tuán)隊(duì)得以精細(xì)解析這一早期星系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。阿爾瑪望遠(yuǎn)鏡對分子氣體能量分布的測量結(jié)果顯示：星系氣體不存在被黑洞加熱的跡象，極有可能純粹由劇烈的恒星形成活動(dòng)升溫。數(shù)據(jù)分析表明，該星系中心存在一個(gè)致密核心——一片僅約1500光年的狹小區(qū)域內(nèi)，擠滿了總質(zhì)量達(dá)太陽數(shù)千億倍的巨量氣體與塵埃。

這種極致高密度環(huán)境，如同天然粒子加速器：粒子在此持續(xù)碰撞，源源不斷產(chǎn)生高能中微子。研究推算，宇宙中曾大量存在這類恒星形成活動(dòng)極度旺盛的星系。即便單個(gè)星系釋放的中微子強(qiáng)度微弱，所有同類星系貢獻(xiàn)的總量可占到充斥整個(gè)宇宙的中微子背景輻射的至多20%，是不可忽視的重要來源。

所謂多信使天文學(xué)，就是整合天體發(fā)出的可見光、射電波等電磁波以及中微子這類粒子信號等多種來自宇宙天體的信息來解析宇宙現(xiàn)象。學(xué)界期待，該領(lǐng)域能為人類認(rèn)知早期宇宙開辟全新道路。

責(zé)任編輯：甘林

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遠(yuǎn)古巨型回響：超新星遺跡 G206.9+02.3 該爆發(fā)約發(fā)生在 6.4 萬年前，位于麒麟座天區(qū)。

圖源：網(wǎng)絡(luò)

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