Реактивні чорні діри можуть відправляти трійку частинок високої енергії на Землі

Вчені в понеділок поділилися новою теорією про одну з найбільших загадок Всесвіту, пропонуючи просту відповідь на космічне питання: що є джерелом космічних променів, високоенергетичних нейтрино і гамма-променів, які подорожують мільйонами світлових років досягти Землі?

Протягом десятиліть фізики намагалися вирішити космічну таємницю того, як ці три типи частинок, які виробляють мільйони разів більше енергії, ніж ми могли б виробляти на Землі, прибули на нашу планету.

У минулому році вчені, які використовували аргентинську обсерваторію П'єр Оже, дійшли висновку, що ці космічні пучки не походять з нашої галактики, але не пропонували ніяких конкретних уявлень про те, звідки вони походять.

Тепер все може змінитися. У доповіді, опублікованій у понеділок у журналі Фізика природи пара фізиків припускають, що надмасивні струмені чорної діри - речовина, що викидається з чорної діри при близькій швидкості світла - породили всі три з цих екстремальних частинок:

• Ультрависокі енергії космічних променів

• Пев нейтрино
• Ізотропні суб-ТеВ гамма-промені

Чудове збіг

Кохта Мурасе, доцент кафедри фізики, астрономії та астрофізики в Університеті штату Пенсільванія, і дослідник Кефанг з університету штату Меріленд, працювали над розвитком цієї нової моделі, яка спирається на чудове збіг, що ці високоенергетичні космічні частинки мають порівнянну енергію ставки генерації.

«Наша модель показує, як зрозуміти, чому ці три типи космічних частинок мають несподівано подібну кількість енергії, що надходить у Всесвіт, незважаючи на те, що вони спостерігаються космічними і наземними детекторами понад десять порядків. енергія окремих частинок », - сказав Муразе в заяві. Подібні інтенсивності трьох частинок призвели до того, що Муразе і Фан дивувалися, чи існує між ними фізичні відносини.

"Нова модель припускає, що дуже високоенергетичні нейтрино і високоенергетичні гамма-промені природно виробляються через зіткнення частинок як дочірні частинки космічних променів і, таким чином, можуть успадкувати порівнянний енергетичний бюджет своїх батьківських частинок", - сказав Муразе. "Це демонструє, що подібна енергетика трьох космічних посланців не може бути простим збігом".

Народився чорних отворів Jole

Насправді, Мурасе і Фанг не тільки стверджують, що це не випадковість, вони кажуть, що всі ці частки мають спільне походження: чорні струмені.

"У нашій моделі космічні промені прискорюються потужними струменями активних ядер галактик через радіолокаційні часточки, які часто знаходяться в кінці струменів", - говорить перший автор Fang. Як промені залишають струменя, Murase і Fang пишуть, зіткнення частинок Murase описано виробляють дуже високоенергетичні нейтрино і високоенергетичні гамма-промені.

Це дослідження є лише одним маленьким кроком на шляху до кращого розуміння так званого "багаторазового випромінювання" з чорних дір (безліч сигналів, що виникають в космічних подіях), але Мурасе і Фан сподіваються, що вони можуть пролити нове світло на походження - і доля - космічного випромінювання, висвітлюючи зв'язок між цими трьома частинками.

Анотація: Походження космічних променів надвисоких енергій (UHECR) - це півстолітня загадка. Таємниця була поглиблена інтригуючим збігом: понад десять порядків енергії, енергії генерації UHECR, нейтронів PeV та ізотропних суб-TeV γ-променів порівнянні, що натякає на велику єдину картину. Тут ми повідомляємо, що потужні струмені чорної діри в агрегатах галактик можуть забезпечити спільне походження для всіх цих явищ. Після прискорення струменя асиабатично охолоджуються космічні промені низької енергії, закріплені в радіолокації; космічні промені вищої енергії, що виходять з джерела, взаємодіють з намагніченим кластерним середовищем і виробляють нейтрино і γ-промені; частинки вищої енергії виходять з кластера-господаря і вносять свій внесок у спостережувані космічні промені вище 100 ПеВ. Модель узгоджується зі спектром, складом та ізотропністю спостережуваних UHECR, а також пояснює нейтрино IceCube та неблазарну складову фону γ-променів Фермі, приймаючи розумний вихід енергії з струменів чорної діри у кластерах.