Čierna diera trysky môžu byť vysielanie Trio z vysokoenergetických častíc na Zemi

Vedci v pondelok zdieľali novú teóriu o jednom z najväčších tajomstiev vesmíru, ponúkajúc jednoduchú odpoveď na kozmickú otázku: Aký je zdroj ultra-vysokoenergetických kozmických lúčov, vysokoenergetických neutrín a lúčov gama, ktoré cestujú milióny svetelných čísel do dostať sa na Zem?

Po desaťročia sa fyzici snažili vyriešiť vesmírne tajomstvo, ako tieto tri typy častíc - ktoré produkujú milióny krát viac energie, ako by sme kedy mohli produkovať na Zemi - prichádzajú na našu planétu.

Minulý rok vedci využívajúci argentínske observatórium Pierre Auger dospeli k záveru, že tieto kozmické lúče nepochádzajú z našej galaxie, ale nenavrhli žiadne konkrétne nápady o tom, odkiaľ pochádzajú.

To sa teraz môže zmeniť. V novinách publikovaných v novembri v časopise Fyzika prírody, pár fyzikov navrhol, aby supermasívne trysky čiernych dier - hmota, ktorá je vyhodená z čiernej diery v blízkosti rýchlosti svetla - porodili všetky tri z týchto extrémnych častíc:

• Ultra-vysokoenergetické kozmické žiarenie

• PeV neutrína
• Izotropné sub-TeV gama žiarenie

Pozoruhodná náhoda

Kohta Murase, odborný asistent fyziky, astronómie a astrofyziky na Penn State University, a postdoktorandský výskumník z University of Maryland Ke Fang spolupracovali na vývoji tohto nového modelu, ktorý spočíva na pozoruhodnej zhode okolností, že tieto vysokoenergetické kozmické častice majú porovnateľnú energiu. generovania.

„Náš model ukazuje spôsob, ako pochopiť, prečo tieto tri typy častíc kozmického posla majú prekvapivo podobné množstvo príkonu do vesmíru, napriek skutočnosti, že sú pozorované vesmírnymi a pozemnými detektormi nad desať rádov v rozsahu energia jednotlivých častíc, “povedala Murase vo vyhlásení. Podobné intenzity troch častíc viedli Murasu a Fanga k tomu, aby sa pýtali, či medzi nimi existuje fyzický vzťah.

„Nový model naznačuje, že neutrína s vysokou energiou a vysokoenergetické gama lúče sú prirodzene produkované kolíziami častíc ako dcérske častice kozmického žiarenia, a teda môžu zdediť porovnateľný energetický rozpočet svojich rodičovských častíc,“ povedal Murase. „Preukazuje, že podobná energia troch kozmických poslov nemusí byť len náhoda.“ T

Narodil sa z čiernych dier

V skutočnosti nielen Murase a Fang tvrdia, že to nie je náhoda, ale hovoria, že všetky tieto častice majú spoločný pôvod: čierne diery.

„V našom modeli kozmické žiarenie urýchľované silnými prúdmi aktívnych galaktických jadier uniká cez rádiové laloky, ktoré sa často nachádzajú na konci trysiek,“ hovorí prvý autor Fang. Ako lúče vychádzajú z trysky, Murase a Fang píšu, opísaná kolízia častíc Murase produkuje veľmi vysokoenergetické neutrína a vysokoenergetické gama žiarenia.

Tento výskum je len jedným malým krokom smerom k lepšiemu pochopeniu tzv. „Multi-messengerových“ emisií z čiernych dier (nespočetné množstvo signálov produkovaných v kozmických udalostiach), ale Murase a Fang dúfajú, že dokážu vrhnúť nové svetlo na pôvod. - a osud - kozmického žiarenia osvetlením vzťahu medzi týmito tromi časticami.

abstrakt: Pôvod ultra-vysokoenergetických kozmických lúčov (UHECRs) je polstoročná záhada. Tajomstvo bolo prehĺbené zaujímavou zhodou okolností: viac ako desať rádov energie, miery tvorby energie UHECRs, PeV neutrín a izotropných sub-TeV γ-lúčov sú porovnateľné, čo poukazuje na veľký jednotný obraz. Tu uvádzame, že silné čierne diery v agregátoch galaxií môžu poskytnúť spoločný pôvod pre všetky tieto javy. Akonáhle sú urýchlené prúdom, nízkoenergetické kozmické lúče uviazané v rádiovom laloku sú adiabaticky chladené; kozmické žiarenie s vyššou energiou opúšťajúce zdroj interaguje s magnetizovaným prostredím klastra a produkuje neutrína a y-lúče; častice najvyššej energie unikajú z hostiteľského klastra a prispievajú k pozorovaným kozmickým lúčom nad 100 PeV. Tento model je v súlade so spektrom, zložením a izotropiou pozorovaných UHECR a tiež vysvetľuje neutrína IceCube a non-blazarovú zložku pozadia Fermiho žiarenia, za predpokladu, že energický výstup z prúdov čiernych dier v zhlukoch.