Гамма-промені та нейтрино з "м′яких" надмасивних чорних дір

Всесвіт наповнений енергетичними частинками, такими як рентгенівські, гамма-промені та нейтрино. Однак походження більшості високоенергетичних космічних частинок залишається нез′ясованим.

Як розповідають в Університеті Тохоку (Японія), тепер міжнародна дослідницька група запропонувала сценарій, який це пояснює: чорні діри з низькою активністю діють як великі заводи високоенергетичних космічних частинок.

Деталі їх дослідження були опубліковані в журналі Nature Communications.

Гамма-промені – це високоенергетичні фотони, які на багато порядків більш енергійні, ніж видиме світло. Супутниками зафіксовано космічні гамма-промені з енергіями від мега- до гігаелектронвольт.

Нейтрино – це субатомні частинки, маса яких практично дорівнює нулю. Вони рідко взаємодіють зі звичайною матерією. Високоенергетичні космічні нейтрино також були виміряні дослідниками з Нейтринної обсерваторії IceCube.

І гамма-промені, і нейтрино повинні бути створені потужними прискорювачами космічних променів або навколишнім середовищем у Всесвіті. Однак їх походження досі невідоме. Широко поширеною є думка, що активні надмасивні чорні діри (так звані активні галактичні ядра), особливо ті, що мають потужні джети, є найбільш перспективними випромінювачами високоенергетичних гамма-променів та нейтрино. Однак останні дослідження показали, що вони не пояснюють спостережуваних гамма-променів та нейтрино, що змушує вдатися до припущення, що необхідні інші класи джерел.

Новини за подібною темою:

		Після тривалих пошуків виявлено вітер центральної чорної діри Чумацького Шляху
		“Вебб” виявив чорну діру, яка утворилася раніше, ніж її галактика
		Розроблено нову методику розкриття таємниць «дзвінких» чорних дір

Нова модель показує, що важливі не тільки активні чорні діри, а й неактивні, "м′які", що діють як фабрики гамма-випромінювання та нейтрино.

Очікується, що всі галактики містять у своїх центрах надмасивні чорні діри. Коли матерія потрапляє у чорну діру, виділяється величезна кількість гравітаційної енергії. Цей процес нагріває газ, утворюючи високотемпературну плазму. Температура може досягати десятків мільярдів градусів Цельсія для чорних дір з низьким рівнем акреції через неефективне охолодження, і плазма може генерувати гамма-промені в діапазоні мегаелектронвольт.

Такі м’які чорні діри, як окремі об’єкти, є тьмяним, але їх чимало у Всесвіті. Дослідницька група виявила, що гамма-промені від надмасивних чорних дір з низьким рівнем акреції можуть внести значний внесок у спостережувані гамма-промені у мегаелектронвольтному діапазоні.

У плазмі протони можна прискорити до енергій, що приблизно у 10 000 разів перевищують енергію, досягнуту Великим адронним колайдером – найбільшим прискорювачем частинок, створеним людиною. Прискорені протони виробляють високоенергетичні нейтрино через взаємодію з речовиною та випромінюванням, що може пояснювати частину даних щодо космічних нейтрино з більш високою енергією. Ця картина може бути застосована до активних чорних дір, як продемонстрували попередні дослідження. Надмасивні чорні діри, які відносяться як до активних, так і неактивних галактичних ядер, можуть пояснити значну частку спостережуваних IceCube нейтрино у широкому діапазоні енергій.

Майбутні програми багатоканальних спостережень матимуть вирішальне значення для виявлення походження космічних високоенергетичних частинок. Запропонований сценарій передбачає аналоги гамма-променів у мегаелектронвольтному діапазоні для джерел нейтрино. Більшість чинних детекторів гамма-променів не налаштовані на їх виявлення; але майбутні експерименти з гамма-випромінюванням разом з нейтринними експериментами наступного покоління зможуть виявляти багатоканальні сигнали.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.

• Чорні діри