观天者说 | 认识宇宙④来自银河之外的中微子
2018/7/18 17:01:00 中国科学院国家天文台
伽利略之后，射电和X射线天文的出现，极大地丰富了我们对于宇宙的认识，科学家们能够利用整个电磁波谱去观测宇宙。尽管如此，科学家们并没有放弃探索其他的新的方式，这期当中我们将讲到电磁波谱之外的一种全新探索方式：中微子。
附音频文稿
大家好，我是国家天文台的苟利军。上次我们提到，美国的科学家们在为登月做准备的过程当中，一个非常偶然的机会开启了X射线天文学。
最刚开始观测的时候，科学家们利用的是火箭。然而，因为火箭每次只能观测几分钟，所以当时的科学家们就想着，通过发射太空望远镜的方式对X射线天体源进行观测。在同一科学团队的努力之下，他们终于在1970年，发射了人类第一颗X射线望远镜，当时被命名为乌呼鲁，其含义为“自由”，寓意人类终于可以摆脱地球的束缚进行太空观测了。这个科学团队的负责人贾科尼，因为他在X射线天文方面所做的先驱性的贡献，在2002年的时候，被授予了诺贝尔物理学奖。
经过四十多年的发展，到目前为止，随着技术不断改进，X射线望远镜已经从最早的第一代发展到了第三代。最先进技术的代表当属美国的钱德拉X射线望远镜和欧洲的XMM-Newton望远镜，他们都在1999年发射，已经运行了将近20年，在观测黑洞、中子星等天体方面做出了非常大的贡献。
值得一提的是，中国也在2017年发射了属于自己的第一颗X射线望远镜，命名为慧眼卫星，中国的X射线天文研究也必将得到提升。
到此为止，科学家们可以利用几乎整个电磁波谱进行宇宙天体的观测了。那么除了电磁波，也就是我们常说的光子之外，还有没有其他的观测方式呢？当然有的，接下来我们就来简单聊聊其他两种不同的探测方式：中微子和引力波。
让我们先来看一下中微子。中微子是一种非常特殊的粒子，它与光子完全不同，它几乎不与物质发生反应，所以很难被探测到。但好处是，因为中微子所产生的地方，通常是一个天体最核心的地方，所以中微子可以告诉我们，核心地方的信息，这个很难利用其它的观测方式得知。
自从上个世纪五十年代，中微子第一次在核反应堆中被探测到。而大约在10年之后，美国科学家利用大型的中微子探测器观测到了来自于太阳的中微子。尽管在此之后的一段时间之内，探测到了不同的中微子，但是无法确认其来源，所以并没有太大的进展和突破。
终于等到了1987年，我们临近星系，大麦哲伦星系中的一个超新星爆发，真正意义的探测到了太阳之外的中微子。这次观测，两个不同的探测器，总共在13秒的时间之内，探测到了25个中微子。在中微子探测到的3个小时之后，地面上的其它望远镜接收到了爆发的光学信号，所以通过不同信号的到达时间，科学家们确认了超新星的爆发模型。不仅如此，科学家们还通过有限数目的中微子，估算了爆发所释放出来的总能量，发现爆发总能量的99%都是通过中微子释放出去的。
所以这次超新星爆发，不仅是开启了中微子天文学，而且是开启了中微子多信使天文学，使得天文学家能够利用多种方式对某个天体进行全面的研究。好了，今天我们就暂时讲到这里，我们下期再见。
讲述人简介
苟利军，国家天文台研究员，黑洞及其高能爆发现象研究团组负责人。中国科学院大学教授、北京市天文学会副理事长。2012 年入选中共中央组织部青年千人计划，2016年获得中国侨界个人贡献奖。
本期编辑：小怪兽
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