“幽靈粒子”，也就是所謂的“中微子”，實際上到處都是，數以萬億計，每一個幾乎沒有任何質量。它們現在正穿過我們的身體，但是我們對這些粒子的情況知之甚少。
最近，我們對於瞭解它們邁出了一大步。週四發表在《科學》（Science）雜誌上的兩篇新論文中，一個由數百人組成的國際研究小組宣佈，他們已經發現了這些微小的、難以捉摸的粒子的起源，它們來自巨大的橢圓形星系，名為“耀變體”。
威斯康星大學麥迪遜分校的物理學家Francis Halzen，也是南極冰立方中微子天文臺的首席科學家，帶頭做出此次新發現。他表示，自2013年以來，他們一直在觀察宇宙中微子，但他們不知道這種粒子是從哪裡來的。
這一最新發現的關鍵在於試圖弄清楚中微子可能與其他什麼高能事件有關。這就是多信使天文學的用武之地，即通過幾個不同的信號對天體物理事件進行研究。舉個例子，如果有人想盡可能地瞭解炸藥爆炸，那他就不會只用手機錄下錄音。他會想要在不同波長的光中進行觀察，製作音頻等等。在天文學中，多信使意味著觀察與電磁輻射、引力波、中微子和宇宙射線有關的信號。
Halzen表示，中微子指向了它們的源頭，所以他們試著把它們的到達方向和已知的來源聯繫起來，包括耀變體。在他們開始了這個多信使活動後才成功。
冰立方是一公里大小的望遠鏡，位於南極1.6公里厚的冰下。自2011年以來，它一直在運行，已經使用它的幾千個傳感器來觀測一年近10萬個中微子。它的目的是找到離得近的或遠的中微子（在最近的觀測中，非常遙遠）。它是一個用於追蹤基本粒子的強大的天文臺，但是如果我們試圖將中微子與其他信號連接起來，以找到來源點，我們需要求助於其他工具來幫助。
冰立方配備了一個警報系統，當它探測到極高能的中微子時就會啟動。這個警報系統將座標轉播給世界上其他的望遠鏡，並告知他們進行後續觀測。
在這次調查中，冰立方於2017年9月22日發現了一個非常高能的中微子事件。美國宇航局（NASA）的費米伽馬射線太空望遠鏡和加那利島的大氣伽瑪切倫科夫成像望遠鏡已進入警戒狀態，並最終探測到高能伽馬射線來自一個叫做TXS 0506+056的星系，這是一個耀變體，距離地球約40億光年，位於獵戶座的左上角。這個伽馬射線活動是費米望遠鏡從那個來源所探測到的最強烈的伽馬射線，它與冰立方所發送的中微子座標非常一致。
儘管耀變體不是中微子的預期來源，但當意識到它們的活動非常符合它們的奇怪名稱時，就說得通了。阿拉巴馬大學的物理學家及天文學家Marcos Santander，同時也是這項新研究的共同作者，他表示，在活躍星系中，超大質量黑洞會促使兩個大規模噴射，它們攜帶高能粒子、強大的輻射和磁場從星系向外發射。耀變體是一種活躍的星系，其中一次噴射正好朝向地球視線，也就是說我們在看這個噴射的“槍管”。 這種直線排列意味著我們可以觀察到非常高能的輻射分佈在整個電磁波譜中，從無線電波，到可見光，到伽馬射線，耀變體的能量峰值是可見光能量的10萬億倍。伴隨耀變體噴射的強大沖擊波被認為含有高能粒子，能夠產生伽馬射線，並可能加速宇宙射線。
這些噴射導致加速宇宙射線，這些射線絕大部分是由質子構成的。當質子與來自耀變體或黑洞噴射的光子和氫相互作用時，它們就會產生中微子。所以，中微子可追溯到宇宙射線，它們緊密相關。
如果我們知道中微子伴隨著宇宙射線產生的，那就意味著它們一定和宇宙射線本身有相同的來源。Halzen表示，雖然探測到的宇宙射線不會指向它們的來源，因為它們的電荷和路徑被磁場扭曲了，但中微子可指向它們被創造的地點。中微子讓他們和其他20個望遠鏡可以精確地找到這個來源。
這是小組需要的第一個證據。當研究人員知道TXS 0506+056是9月22日探測到的中微子的來源時，他們回顧了大約10年的檔案數據，發現高能中微子爆發與2014年和2015年那個耀變體短時間內發射的十多個其他耀斑相符合。這是第二個證據，決定了一切。
當然，我們需要對這些發現保持謹慎。耀變體一直是發射中微子的候選源，但之前的研究嘗試未能將中微子與耀變體聯繫在一起。目前還不完全清楚為什麼TXS 0506+056剛好符合要求，它甚至都不是最明亮的伽馬射線耀變體。不過耀變體還不能被貼上“中微子工廠”的標籤。
馬里蘭大學的物理學家，論文的另一個合著者Erik Blaufuss表示，他認為我們沒法說所有耀變體都這樣。他認為基於一個樣本很難得出一個關於所有耀變體的決定性結論。結果還有待確定，可能這個來源是特別的或者只是第一個出頭鳥，在中微子中足夠明亮到讓我們看到。
如果高能現象是解釋為什麼耀變體發射中微子的關鍵，那麼我們就應該很容易地在觀測結果或星爆星系和伽馬射線暴中看到類似結果。如果沒有，那就意味著存在與耀變體一起發生的比我們目前所知道的更特殊、更古怪的東西。
Blaufuss表示，即便我們只關注於這個耀變體本身，這也肯定不是一個好的發現。科學家通常使用5-標準差臨界值來標記一些東西作為發現，而對這兩篇最新論文的分析都是3-標準差，這意味著是一個證據，但不一定是發現。3-標準差水平仍然意味著你可以讓你對結果充滿信心，它不是隨機因素，但是當涉及到粒子物理時，這種幾率仍然會讓人警惕。最好以謹慎的熱情歡迎新發現。
目前，該團隊還沉浸在自己的努力最終獲得了回報中。Halzen表示，在天文學中最古老的一個突出問題上取得突破是令人興奮的。這就是建造冰立方的目的。我們的第一個來源是一個耀變體，這多少有些令人驚訝，但這就是事實。
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