Ветра из бездны: кто разгоняет космические лучи до безумных энергий
Вселенная наполнена излучением и частицами, которые можно зафиксировать даже на Земле.
Это и фотоны всех диапазонов — от радиоволн до жесткого гамма-излучения, и нейтрино, и космические лучи. Последние, вопреки названию, вовсе не лучи, а частицы — в основном ядра атомов, разогнанные до чудовищных энергий
Но иногда космические лучи бьют рекорды. С 1962 года известно, что среди них встречаются частицы с энергией, которой не могут дать даже самые мощные ускорители. Откуда они берутся — загадка.
Возможный ответ нашли исследователи из Норвежского университета науки и технологий. Фотини Ойкономиу и ее команда предполагают: виной всему — ветра сверхмассивных черных дыр.
Результаты опубликованы в издании Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Как это работает
В центре нашей галактики есть черная дыра — Стрелец А. Сейчас она «спит», но другие — те, что активно поглощают материю, — выбрасывают часть вещества прочь.
Так возникают ветра, разгоняющиеся до половины скорости света. Они могут разгонять и частицы до тех самых запредельных энергий.
Почему это важно
Один такой протон несет энергию, сравнимую с теннисным мячом после подачи Серены Уильямс — в миллиарды раз больше, чем выдают земные ускорители. К счастью, атмосфера нас защищает, но для космонавтов такие лучи — серьезная угроза.
Раньше ученые рассматривали и другие источники: всплески гамма-излучения, звездообразующие галактики, выбросы плазмы. Но модель с чернодырными ветрами лучше объясняет химический состав частиц.
Мы не говорим «точно», — осторожничает Ойкономиу. — Но все сходится.
Проверить гипотезу помогут нейтринные обсерватории. Пока же вопрос остается открытым.
Это фундаментальное открытие. Если гипотеза подтвердится, мы поймем:
- Как черные дыры влияют на межгалактическую среду.
- Почему в некоторых галактиках почти нет новых звезд (ветра могут «выдувать» газ).
- Как частицы достигают энергий, недоступных даже БАКу.
Прикладная польза — защита космонавтов. Зная источники лучей, можно прогнозировать их потоки в дальнем космосе.
Напомним, что гипотеза опирается на косвенные данные. Ветра черных дыр действительно мощные, но нет прямых доказательств, что они разгоняют частицы до 10²⁰ эВ. Альтернативные теории (например, распад темной материи) тоже не стоит сбрасывать со счетов.
Ранее ученые пришли к выводу, что пара связанных черных дыр рано или поздно сольется воедино.
