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一项新的研究报告称，天文学家利用埋在南极冰层下的巨大探测器，有史以来第一次探测到来自银河系内部的“幽灵粒子”——中微子，而不是遥远的星系。

这一发现为我们的星系提供了一个全新的视角，它将帮助科学家确定高能粒子的神秘来源，如中微子和宇宙射线，这是天文学的一个主要目标。

中微子是一种难以捉摸的粒子，当它们在太空中奔跑时几乎不与物质相互作用，因此被称为“幽灵粒子”。它们可以直接穿过行星而不减速或改变方向;事实上，每秒钟都有数万亿个中微子穿过你的身体。中微子的光谱性质使得它们很难被探测到，尽管它们是宇宙中最丰富的粒子之一。

进入:冰立方中微子观测站(IceCube Neutrino Observatory)，这是一个在南极洲阿蒙森-斯科特南极站(Amundsen-Scott South Pole Station)冰层下延伸一英里多的探测器。冰立方是一个埋在地下的传感器网络，自2010年建成以来，它已经捕获了数千个高能中微子，彻底改变了新兴的中微子天文学领域。

但是，尽管冰立方项目的科学家们已经发现了许多来自遥远星系的中微子，但到目前为止，来自银河系的本土中微子仍然遥不可及。

根据周四发表在《科学》(Science)杂志上的一项研究，通过将机器学习应用于一个为期10年的数据集，该合作项目终于实现了长期追求的目标，即观察“来自银面的中微子”，“为银河系是高能中微子的来源提供有力证据”。

“这是我们第一次在中微子中看到我们自己的星系，”乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)物理学教授、冰立方合作项目成员伊格纳西奥·塔博达(Ignacio Taboada)在接受Motherboard的电话采访时说。“我们已经用中微子绘制了银河系的地图。”

“我们开始真正能够执行中微子天文学，这是另一个里程碑，”IceCube成员、多特蒙德技术大学博士生Mirco h nnefeld在与Motherboard的单独通话中指出。“我们现在有了这个观察银河系的新镜头。”

冰立方的设计目的是捕捉由灾难性事件产生的极高能量的中微子，比如恒星爆炸或黑洞爆发，因为它们以物质为食。这些烟火般的过程也被认为是宇宙射线的来源，宇宙射线是一种比中微子重得多的高能带电粒子，含有关于高能宇宙的宝贵线索。

中微子和宇宙射线是由相同的爆炸事件产生的，但它们在宇宙中的旅程却大不相同。中微子在太空中基本上是直线飞行的，而宇宙射线则会被磁场纠缠，磁场会以不可预测的轨迹携带它们，这使得人们很难弄清这些粒子的起源。出于这个原因，科学家们使用中微子作为宇宙射线的一种示踪剂，使他们能够发现否则无法定位的粒子来源。

通过这种方式，冰立方帮助追踪了位于数十亿光年之外的中微子的外来来源，这些星系往往比银河系喷发和活跃得多。然而，识别被认为来自我们自己星系的低能中微子被证明更具挑战性。

塔博阿达说:“我们在银河系内部，所以你会期望我们的星系是我们观察到的第一个东西。”“实际上，我们在2013年首先观察到的是来自四面八方的中微子，与来自遥远星系的中微子一致。”

他补充说:“奇怪的是，外面的宇宙是明亮的，而不是星系的中微子。”“我们又花了10年的时间才真正看到我们自己的星系。”

该团队通过训练机器学习算法来分析过去十年冰立方观测的庞大数据集，从而取得了这一突破。特别是，该程序比较了探测器中所谓的“级联事件”的特性，这是指中微子撞击传感器时产生的粒子阵雨。

在筛选了6万多个这样的级联之后，该算法确定了几百个源自我们银河系的探测。现在，研究小组已经捕捉到了银河系的独特视角，他们计划对观测结果进行探索，以了解银河系中中微子和宇宙射线的来源。

“我们已经对宇宙射线如何在星系中传播有了一些了解，所以我们必须把这些碎片放在一起，试图找到答案，”塔博阿达说。“这并不容易，但会很有趣。”

新的研究结果为新兴的“多信使”天文学领域做出了贡献，该领域比较了来自一系列来源的观测结果，包括光、中微子、宇宙射线和引力波。

事实上，冰立方的新发现是在周三宣布的早期宇宙中超大质量黑洞产生的引力波“背景”的突破性发现之后。这两项重大进展的巧合时间凸显了多信使天文学的快速发展，它揭示了我们从未见过的宇宙的另一面。

“这令人兴奋，因为我们用中微子和引力波打开了通往宇宙的新大门，”h 尼菲尔德总结道。“我们可以学到更多东西。”