Черните дупки могат да изпратят трио на високоенергийни частици на Земята

Учените в понеделник споделиха нова теория за една от най-големите мистерии на Вселената, предлагайки прост отговор на космически въпрос: Кой е източникът на ултрависоко енергийни космически лъчи, високоенергийни неутрино и гама лъчи, които пътуват милиони светлинни години до стигнете до Земята?

В продължение на десетилетия физиците се опитват да решат космическата мистерия как тези три вида частици, които произвеждат милиони пъти повече енергия, отколкото бихме могли да произвеждаме на Земята, пристигат на нашата планета.

Миналата година учените, използващи аржентинската обсерватория Пиер Оже, стигнаха до заключението, че тези космически лъчи не идват от нашата галактика, но не са предложили никакви конкретни идеи за това къде те произхождат.

Това може да се промени сега. В вестник, публикуван в понеделник Физика на природата Двама физици предлагат, че свръхмасивните черни дупки - материя, която се изхвърля от черна дупка близо до скоростта на светлината, раждат и трите екстремни частици:

• Свръхвисоко енергийни космически лъчи

• PeV неутрино
• Изотропни суб-TeV гама-лъчи

Забележително съвпадение

Кохта Муразе, асистент по физика, астрономия и астрофизика в Пенския държавен университет и следдипломният изследовател на Университета в Мериленд Ke Fang сътрудничиха за разработването на този нов модел, който се основава на забележителното съвпадение, че тези високоенергийни космически частици имат сравнима енергия нива на генериране.

„Нашият модел показва начин да разберем защо тези три вида космически пратеници имат изненадващо подобно количество енергия, постъпваща във вселената, въпреки факта, че те се наблюдават от космически и наземни детектори с над десет порядъка. енергията на отделните частици ”, казва Муразе в изявление. Сходните интензивности на трите частици накараха Мурас и Фан да се запитат дали между тях има физическа връзка.

"Новият модел предполага, че много високоенергийните неутрино и високоенергийните гама-лъчи са естествено произведени чрез сблъсъци на частици като дъщерни частици на космически лъчи и по този начин могат да наследят сравнимия енергиен бюджет на техните родителски частици", казва Муразе. "Това показва, че подобна енергетика на трите космически посланика не може да бъде просто съвпадение."

Роден от Черни дупки

Всъщност Мурасе и Фанг не само твърдят, че това не е съвпадение, те казват, че всички тези частици имат общ произход: черни дупки.

„В нашия модел космическите лъчи се ускоряват от мощни джетове на активни галактически ядра, избягващи радиочестотните лобове, които често се намират в края на джетовете”, казва първият автор Fang. Тъй като лъчите напускат струята, Murase и Fang пишат, сблъсъците на частиците, описани от Murase, произвеждат много енергийни неутрино и високоенергийни гама лъчи.

Това изследване е само една малка стъпка към по-доброто разбиране на така наречената "мулти-месинджърска" емисия от черни дупки (безброй сигнали, генерирани в космически събития), но Мурасе и Фанг се надяват, че могат да хвърлят нова светлина върху произхода. - и съдбата - на космическата радиация чрез осветяване на връзката между тези три частици.

Анотация: Произходът на свръхвисоко енергийните космически лъчи (UHECRs) е половинвековата загадка. Мистерията е задълбочена от интригуващо съвпадение: повече от десет порядъка на енергия, енергийните скорости на UHECRs, PeV неутрино и изотропните суб-TeV γ-лъчи са сравними, което намеква за голяма унифицирана картина. Тук се съобщава, че мощните струи от черна дупка в агрегати от галактики могат да осигурят общия произход за всички тези явления. Веднъж ускорени от струята, космическите лъчи с ниска енергия, затворени в радио-лоб, са адиабатно охладени; космическите лъчи с по-висока енергия, напускащи източника, взаимодействат с намагнитната околна среда и произвеждат неутрино и у-лъчи; частиците с най-висока енергия излизат от клъстера-домакин и допринасят за наблюдаваните космически лъчи над 100 PeV. Моделът е в съответствие с спектъра, състава и изотропията на наблюдаваните UHECRs, и също така обяснява неутроновете на IceCube и неблазарния компонент на фона на γ-лъчите на Ферми, приемайки разумна енергия от струи от черна дупка в клъстери.