Космические лучи высоких энергий могут исходить из черных дыр
Трио таинственных частиц высоких энергий может иметь один и тот же источник: активные черные дыры, находящиеся в скоплении галактик, говорят исследователи 22 января в Nature Physics.
Ученым до сих пор не удавалось выяснить происхождение трех типов частиц — гамма-лучей, которые дают фоновые свечения для Вселенной, космических нейтрино и космических лучей сверхвысоких энергий (UHECR). Каждый из них несет огромное количество энергии — от примерно миллиарда электрон-вольт для гамма-лучей до 100 миллиардов электрон-вольт для некоторых космических лучей сверхвысоких энергий.
Как ни странно, каждый тип частиц, по-видимому, вносит одинаковое общее количество энергии во вселенную, как и другие два. «Это ключ к тому, что все трое могут работать от одного и того же двигателя», — говорит физик Кохта Мурасе из штата Пенсильвания.
«Мы можем объяснить данные этих трех посланников одной картинкой», — сказал Мурасе.
Во-первых, черная дыра ускоряет заряженные частицы до экстремальных энергий в мощной струе. Эти струи «являются одними из наиболее перспективных потенциальных источников космических лучей сверхвысоких энергий», — говорит Кохта Мурасе.
Затем космические лучи выходят из струй и попадают в скопления намагниченного газа и создают нейтрино высоких энергий. Между тем космические лучи, которые ускользали от такого взаимодействия, проходили через межгалактическое пространство и взаимодействовали с фотонами для создания свечения гамма-лучей. Частицы высшей энергии выходят из кластера и вносят вклад в наблюдаемые космические лучи с энергией выше 100 PeV.
Кохта Мураза и астрофизик Кэ Фан из Университета штата Мэриленд обнаружили, что компьютерное моделирование этого сценария выстраивается в одну линию с наблюдениями о том, сколько космических лучей сверхвысоких энергий, нейтрино и гамма-лучей достигли Земли.
Больше информации: K. Fang and K. Murase. Linking high-energy cosmic particles by black-hole jets embedded in large-scale structures. Nature Physics. Published online January 22, 2018.