大质量恒星在演化末期可能发生核坍缩超新星爆发，释放大量MeV中微子。爆炸后部分物质会重新回落并被中心黑洞吸积。当吸积率足够高时，黑洞周围可形成温度和密度极高的中微子主导吸积流（NDAF），其主要通过中微子辐射释放能量。类似于大量核坍缩超新星产生的中微子在宇宙历史中的累积可以形成弥散超新星中微子背景（DSNB），来自不同宇宙距离、不同年代NDAF的中微子信号同样可以叠加形成NDAF弥散中微子背景（Diffuse NDAF Neutrino Background，DNNB）。在部分理论模型中，DNNB的强度甚至可能接近DSNB，因此有望成为未来MeV中微子观测的重要组成部分。

中微子具有电子中微子、μ子中微子和τ子中微子三种不同的味。NDAF内部极高的温度和密度可以产生各种类型的中微子，但不同中微子的主要产生机制并不相同。

研究团队在此前核心坍缩超新星数值模拟的基础上，进一步计算了NDAF产生的μ子和τ子中微子及其反粒子的辐射。计算结果发现，NDAF产生的重轻子中微子能谱比电子反中微子能谱低一个数量级以上。其主要原因在于，NDAF内部的电子中微子和电子反中微子主要通过高效的Urca过程产生，而重轻子中微子主要来自电子—正电子对湮灭以及核子—核子轫致辐射等过程，因此不同中微子味在源头便具有显著不同的辐射强度。与此同时，研究还发现，前身星质量、金属丰度以及超新星初始爆炸能量都会影响NDAF的形成及其中微子辐射。较弱的超新星爆炸通常无法有效抛射恒星物质，从而导致更强烈的回落吸积，并进一步增强NDAF的中微子辐射。

中微子的一个重要性质是，其味本征态与质量本征态并不相同，因此中微子在传播过程中会发生味振荡。研究团队分别考虑了正常质量顺序（Normal Ordering，NO）和反转质量顺序（Inverted Ordering，IO）两种情况，并采用最新的中微子振荡参数计算了味转换后的DNNB能谱。

研究发现，在正常质量顺序情况下，到达地球的DNNB电子反中微子信号相对较强；而在反转质量顺序情况下，电子反中微子成分会被显著抑制。换言之，中微子的质量顺序直接决定了DNNB是否容易被未来实验探测到。图1和图2分别展示了理论计算得到的江门中微子实验（JUNO）和下一代中微子探测器Hyper-Kamiokande（Hyper-K）在10年观测周期内预期探测到的DNNB事件数目，并比较了正常质量顺序（NO）和反转质量顺序（IO）下的探测结果。

图1 不同金属丰度和超新星爆发能量下，JUNO在10年观测周期内预期探测到的DNNB事件数目。

图2 不同金属丰度和超新星爆发能量下，Hyper-K在10年观测周期内预期探测到的DNNB事件数目。

未来对DNNB的探测将帮助限制宇宙中NDAF的事件率和单次事件的平均中微子辐射，从而为研究大质量恒星死亡、黑洞形成以及中微子质量顺序提供新的多信使观测窗口。

该论文题为“Impact of Neutrino Flavour Conversion on the Diffuse Neutrino Background from Neutrino-dominated Accretion Flows”，已被 Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 接受发表。论文第一作者、共同通讯作者为宁波大学基础物理与量子科技研究院韦云锋副教授，共同通讯作者为厦门大学天文学系刘彤教授。该研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目支持。

论文链接：https://arxiv.org/abs/2608.12177