在這張藝術渲染圖中，耀變體（blazar）正在加速產生π介子的質子，這些π介子產生中微子和伽馬射線。 中微子總是強子反應的結果，例如這裡顯示的那種。 伽瑪射線可以在強子和電磁相互作用中產生。
科學中最大的謎團之一就是不僅要確定地球上有什麼，還要確定是什麼創造了我們在地球上探測到的信號。一個多世紀以來，我們都知道宇宙中高速運行的是宇宙射線：來自遙遠的銀河系的高能粒子。雖然已經確定了這些粒子的一些來源，但絕大多數，包括那些能量最強的，仍然是一個謎。
到今天為止，這一切都改變了。在2017年9月22日的冰立方合作中，發現了一個到達南極的高能中微子，並且能夠識別出它的來源。當一系列的伽瑪射線望遠鏡觀察到同樣的位置時，他們不僅看到了一個信號，他們還發現了一個耀變體，恰好在那一刻閃耀著。最後，人類至少發現了一個產生這些超能量宇宙粒子的來源。
當黑洞以物質為食時，它們會產生一個吸積盤和一個垂直於物質的雙極射流。當來自超大質量黑洞的噴射物指向我們時，我們稱它為蠍虎天體（位於活動星系核心部位的天體）或耀變體。這被認為是宇宙射線和高能中微子的主要來源。
宇宙，在我們所看到的任何地方，都充滿了可以觀察和互動的事物。物質聚集成星系、恆星、行星，甚至人。輻射穿過宇宙，覆蓋了整個電磁波譜。在每立方厘米的空間中，都能發現數以百計的幽靈般微小的粒子，即中微子。
至少，如果它們與我們知道如何處理的正常物質發生任何可察覺的頻率相互作用，它們是可以被發現的。相反，中微子必須經過一光年的鉛，才會有50/50的粒子與粒子碰撞。在1930年的提議之後的幾十年裡，我們一直無法探測到中微子。
核反應堆實驗用的RA-6(阿根廷共和國6號)，顯示了水中比光速還快的粒子發出的切倫科夫輻射的特徵。中微子(或者更準確地說，反中微子)最早是保羅在1930年提出的假設，1956年在一個類似的核反應堆中被發現。
1956年，我們第一次發現它們是通過在核反應堆外面安裝探測器，距離產生中微子的地方只有幾英尺。在20世紀60年代，我們建造了足夠大的探測器——在地下，不受其他汙染粒子的影響——來發現太陽產生的中微子，以及宇宙射線與大氣的碰撞。
然後，在1987年，我們發現了一顆超新星，它離我們的家如此之近，以至於我們可以從它身上探測到中微子。為了完全不相關的目的而進行的實驗檢測出了來自SN 1987A的中微子，開啟了多信使天文學的時代。據我們所知，中微子穿過宇宙的能量與光速無法區分。
超新星1987a的殘骸，位於大約165000光年之外的大麥哲倫雲中。中微子到達的時間比第一個光信號早幾個小時，這一事實告訴我們，光在超新星的恆星層中傳播所需要的時間比中微子傳播的時間要長，而中微子的速度與光速是無法區分的。中微子、光和引力現在似乎都以同樣的速度傳播。
在大約30年的時間裡，來自超新星的中微子是我們所確認的唯一來自太陽系之外的中微子，更不用說我們的星系了。但這並不意味著我們沒有接收到更遙遠的中微子；它僅僅意味著我們不能用天空中任何已知的來源來確定它們。雖然中微子與物質的相互作用非常微弱，但如果它們的能量更高，它們就更有可能相互作用。
這就是冰立方中微子天文臺（ IceCube neutrino observatory）的由來。
冰立方觀測站是第一個類似的中微子觀測站，它的設計目的是觀察來自南極冰層下的這些難以捉摸的高能粒子。
在南極冰的深處，冰立方覆蓋著一立方千米的固體物質，尋找這些幾乎沒有質量的中微子。當中微子穿過地球時，就有可能與那裡的粒子發生相互作用。相互作用將導致大量粒子的產生，這些粒子將在探測器上留下明確無誤的信號。
在這幅圖中，一箇中微子與一個冰分子發生了相互作用，產生了一個次級粒子——一個介子——在冰中以相對論速度運動，在它的後面留下了一絲藍光。
在冰立方運行的六年裡，他們探測到了超過80個高能宇宙中微子，它們的能量超過100 TeV：是LHC中任何粒子所能達到的最高能量的十倍以上。他們中的一些粒子甚至達到了PeV的級別，獲得的能量甚至比創造已知的最重的基本粒子所需要的能量還要多幾千倍。
然而，儘管所有這些來自宇宙的中微子已經到達地球，我們還沒有將它們與提供明確位置的天空源進行匹配。探測這些中微子是一項巨大的壯舉，但除非我們能夠將它們與宇宙中實際觀測到的物體聯繫起來——例如，也可以通過某種形式的電磁光觀測到——否則我們就無法知道是什麼創造了它們。
當中微子在清澈的南極冰中相互作用時，它會產生二次粒子，當它們通過冰立方探測器時，會留下一絲藍光的痕跡。
理論家們提出的觀點沒有問題，包括：
- 超新星，所有超新星中最亮的，
- 伽馬射線爆發，
- 燃燒的黑洞，
- 或者類星體，宇宙中最大的活躍黑洞。
但這需要證據來決定。
冰立方觀測站檢測到的高能中微子事件的一個例子是：2014年，一個4.45 PeV中微子撞擊探測器。
冰立方一直在跟蹤和發佈他們發現的每一個超高能中微子。在2017年9月22日，另一個類似的事件發生了：IceCube-170922A。在發佈的新聞稿中，他們說：
2017年9月22日，冰立方探測到一個軌道狀的、極高能量的事件，極有可能是天體物理起源。該事件是由極高能量(EHE)軌道事件選擇確定的。冰立方探測器處於正常運行狀態。EHE事件通常有一個位於探測器外面的中微子相互作用頂點，產生一個穿過探測器體積的介子，並且有一個高光電平(能量的代理)。
宇宙射線通過撞擊大氣中的質子和原子來噴射粒子，但由於切倫科夫輻射，它們也會發光。通過觀察來自天空的宇宙射線和撞擊地球的中微子，我們可以利用巧合來揭示兩者的起源。
這種努力不僅對中微子來說是有趣的，而且對一般的宇宙射線來說也是有趣的。儘管一個多世紀以來我們已經看到了數以百萬計的高能宇宙射線，我們仍然不知道它們的起源。這對質子、中微子和中微子來說是正確的，它們都是在核源和大氣中通過級聯/陣雨產生的。
這就是為什麼有趣的是，除了警報外，冰立方還給出了這個中微子在天空中起源的座標，位置如下:
RA: 77.43 deg (-0.80 deg/+1.30 deg 90% PSF containment)J2000
12月:5.72 deg (-0.40 deg/+0.70 deg 90% PSF containment)J2000
這使得觀察者試圖通過電磁頻譜對這個物體進行後續觀察。
藝術家對活躍的星系核的想象圖。在吸積盤中心的超大質量黑洞向空間發射了一個狹窄的高能射流，垂直於圓盤。大約40億光年以外的耀變體是這些宇宙射線和中微子的起源。
這是一個耀變體：一個超大質量的黑洞，目前處於活躍狀態，以物質為食，並以極快的速度加速。 耀變體就像類星體，但有一個重要區別。 雖然類星體可以朝向任何方向，但是耀變體將始終有一束噴射流會直接指向地球。 他們被稱為耀變體因為他們“向你”開火。
這個特殊的耀變體被稱為TXS 0506 + 056，當一系列的天文臺，包括NASA的費米天文臺和加那利群島的地面魔法望遠鏡（the ground-based MAGIC telescope），都能立即探測到伽馬射線。
在地球和太空中，大約有20個觀測站對去年9月冰立方觀測到的中微子的位置進行了後續觀測，這使得科學家們可以對被認為是高能中微子來源的中微子以及宇宙射線進行理想化。除了中微子，電磁光譜上的觀測還包括伽馬射線、x射線、光學和無線電輻射。
不僅如此，當中微子到達的時候，發現耀變體處於一種燃燒狀態，與最活躍的流出物相對應。由於流出高峰和退潮，冰立方的研究人員在2017年9月22日之前經歷了10年的記錄，並尋找任何來自TXS 0506+056位置的中微子事件。
最直接的發現是什麼？中微子以多次爆發的形式從這個物體中到達，持續了很多年。通過將中微子觀測和電磁觀測結合起來，我們已經很有力地證明了高能中微子是由耀變體產生的，而且我們有能力探測到它們，即使是在這麼遠的距離。如果你好奇的話，TXS 0506+056位於40億光年之外。
Blazar TXS 0506+056是第一個確定的高能中微子和宇宙射線源。這幅圖是根據NASA的“獵戶座”的圖像，顯示了在獵戶座的左肩附近的夜空中，耀星的位置。這個源頭距離地球約40億光年。
從這個多信使觀察中可以學到很多東西。
- 耀變體被證明至少是宇宙射線的一個來源。
- 要產生中微子，你需要衰變的介子，而這些是由加速的質子產生的。
- 這為黑洞加速質子提供了第一個確鑿的證據。
- 這也證明了blazar TXS 0506+056是宇宙中最亮的光源之一。
- 最後，從伴隨的伽馬射線中，我們可以肯定宇宙中微子和宇宙射線，至少有時，有一個共同的起源。
高能天體物理學源產生的宇宙射線可以到達地球表面。當宇宙射線與地球大氣中的粒子發生碰撞時，它會產生大量粒子，我們可以用地面上的陣列探測到這些粒子。最後，我們發現了它們的一個主要來源。
根據冰立方天文臺的首席研究員弗朗西斯·哈森的說法，
“有趣的是，在天體物理學界有一種普遍的共識，那就是耀變體不太可能是宇宙射線的來源。利用各種波長的望遠鏡，再加上像冰立方這樣的中微子探測器，在科學家們所謂的“多信使天文學”中具有里程碑式的意義。”
多信使天文學的時代正式到來了，現在我們有三種完全獨立和互補的方式來觀察天空：用光，用中微子，用引力波。我們已經知道，曾經被認為不可能產生高能中微子和宇宙射線的耀變體，實際上兩者都有。
這是一位藝術家對遙遠的類星體3C 279的想象圖。雙極射流是一種常見的特徵，但這種射流直接指向我們是極為罕見的。當那發生的時候，我們有了一個耀變體，現在被證實是高能宇宙射線和超高能中微子的來源。
一個新的科學領域，高能中微子天文學，正式啟動了這個發現。中微子不再是其他相互作用的副產品，也不再是我們太陽系之外的宇宙好奇心。相反，我們可以用它們作為宇宙和物理基本定律本身的基本探測。建造冰立方的主要目標之一是確定高能宇宙中微子的來源。通過確定blazar TXS 0506+056作為中微子和伽馬射線的來源，這是一個最終實現的宇宙夢想。
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