Черные дыры помогли раскрыть тайну сверхвысокоэнергетических космических лучей
Космические лучи, несмотря на свое название, не имеют никакого отношения к привычным нам лучам света. Это мельчайшие частицы — в основном ядра атомов, разогнанные до скоростей, близких к скорости света. Обычно их появление связывают с экстремальными космическими объектами — взрывающимися сверхновыми, черными дырами и нейтронными звездами. Однако иногда среди космических лучей встречаются частицы с энергией в миллиард раз превышающей ту, что достигается в Большом адронном коллайдере. Это настолько огромная величина, что существующие объяснения происхождения таких частиц не выдерживают проверки.
Сверхвысокоэнергетические космические лучи известны ученым с 1962 года, но до сих пор их происхождение оставалось загадкой. Физики из Норвежского университета науки и технологий (NTNU) предложили новую гипотезу, которая может объяснить их происхождение. В своей новой работе они выдвинули на роль «ускорителей» эти частиц ветры, которые исходят от сверхмассивных черных дыр — объектов, которые поглощают материю в количестве, эквивалентном нескольким массам Солнца в год.
«Мы подозреваем, что именно эти мощные потоки способны разгонять частицы до экстремальных энергий», — говорит Фотейни Иконому, доцент кафедры физики NTNU.
Колоссальные ветры, открытые около десяти лет назад, способны влиять на целые галактики, препятствуя формированию новых звезд. Но ученые предполагают, что они могут делать кое-что еще. «Возможно, эти мощные ветры ускоряют частицы, которые создают излучение сверхвысоких энергий», — говорит ведущий автор работы, аспирант Доменик Элерт.
Ранее ученые рассматривали другие источники: гамма-всплески, галактики с экстремально высокой скоростью звездообразования или плазменные выбросы от черных дыр. Однако ни одна из гипотез не получила убедительных доказательств.
На вопрос, действительно ли ветры от черных дыр создают эти высокоэнергетические частицы, Иконому отвечает осторожно: «Наш ответ — скорее осторожное «возможно». Ученые обнаружили, что условия, связанные с этими ветрами, особенно хорошо согласуются с ускорением частиц, но пока что не могут окончательно доказать свою гипотезу.
Тем не менее, их модель объясняет химический состав частиц в определенном диапазоне энергий — аспект, который другие теории объяснить не могут. В ближайшие годы для проверки своей гипотезы команда планирует сотрудничать с астрономами, изучающими нейтрино.
К счастью для нас, атмосфера Земли разрушает эти космические лучи, делая их безвредными к моменту достижения поверхности. Космическая радиация представляет серьезную проблему для астронавтов, хотя основную опасность представляют более распространенные низкоэнергетические лучи от Солнца, а не редкие сверхвысокоэнергетические частицы.
