חורים חור שחור עשוי להיות שולח טריו של חלקיקי אנרגיה גבוהה על כדור הארץ

מדענים ביום שני שיתפו תיאוריה חדשה על אחת התעלומות הגדולות ביותר של היקום, המציעים תשובה פשוטה לשאלה קוסמית: מה מקורן של קרניים קוסמיות בעלות אנרגיה גבוהה, נייטרינים בעלי אנרגיה גבוהה וקריני גמא המטיילים מיליוני שנות אור עד להגיע Earth?

במשך עשרות שנים ניסו הפיסיקאים לפתור את המסתורין הקוסמי של האופן שבו שלושת סוגי החלקיקים האלה - המניבים מיליוני פעמים יותר אנרגיה ממה שיכולנו לייצר בכדור הארץ - מגיעים לכוכב הלכת שלנו.

בשנה שעברה, מדענים המשתמשים במצפה פייר אוגר של ארגנטינה הגיעו למסקנה שהקורות הקוסמיות הללו אינן מגיעות מהגלקסיה שלנו, אך לא הציעו רעיונות ספציפיים לגבי מקורן.

זה יכול להיות כל שינוי עכשיו. במאמר שפורסם ביום שני בכתב העת פיזיקה של הטבע, זוג פיסיקאים מציעים כי סילוני חורים שחורים סופר-מסיביים - חומר הנפלטים מחור שחור ליד מהירות האור - הולידו את כל שלושת החלקיקים הקיצוניים האלה:

• קרינה קוסמית גבוהה במיוחד

• נייטרינו
• איזוטרופיים תת-טאב קרני גמא

צירוף מקרים מדהים

Kohta Murase, פרופסור לפיזיקה, אסטרונומיה ואסטרופיזיקה באוניברסיטת פן סטייט, וחוקר פוסט-דוקטורט מאוניברסיטת מרילנד, קה פנג, שיתפו פעולה כדי לפתח מודל חדש זה, אשר נשען על צירוף מקרים יוצא דופן שלחלקיקים הקוסמיים הללו יש אנרגיה דומה שיעורי דור.

"המודל שלנו מראה דרך להבין מדוע שלושת סוגי החלקיקים הקוסמיים הללו מכילים כמות דומה להפליא של צריכת חשמל ביקום, למרות שהם נצפים על-ידי גלאים מבוססי-חלל וגישה קרקעית מעל 10 סדרי גודל אנרגיית חלקיקים בודדים ", אמר מורייס בהצהרה. שלושת העוצמות הדומות של החלקיקים הובילו את מוראז ופאנג לתהות אם יש ביניהם יחסים פיזיים.

"המודל החדש מציע כי נייטרינים בעלי אנרגיה גבוהה וגבוה קרני גמא מיוצרים באופן טבעי באמצעות התנגשויות חלקיקים כחלקיקי בת של קרניים קוסמיות, ולכן הם יכולים לרשת את תקציב האנרגיה השווה של חלקיקי האב שלהם", אמר מורייס. "זה מוכיח כי האנרגטיקה דומה של שלושת השליחים הקוסמיים לא יכול להיות סתם צירוף מקרים."

נולד של חור שחור ג 'טס

למעשה, לא רק Murase ו פאנג טוענים כי זה לא צירוף מקרים, הם אומרים את כל החלקיקים האלה כל מקור משותף: סילוני חור שחור.

"במודל שלנו, קרניים קוסמיות מואצות על ידי סילונים רבי עוצמה של גרעינים גלקטיים פעילים לברוח דרך האונות הרדיו כי נמצאים לעתים קרובות בסוף מטוסים", אומר המחבר הראשון פאנג. כמו קרניים לעזוב את הסילון, Murase ו פאנג לכתוב, התנגשויות החלקיקים Murase תיאר לייצר מאוד נייטרינים אנרגיה גבוהה וגבוה קרני גמא אנרגיה.

מחקר זה הוא רק צעד אחד קטן לקראת הבנה טובה יותר של מה שמכונה "פליטת רב שליחים" מחורים שחורים (מספר עצום של אותות המיוצרים באירועים קוסמיים), אבל Murase ו פאנג מקווים כי הם יכולים לשפוך אור חדש על המקור - וגורל - של קרינה קוסמית על ידי הארת היחסים בין שלושת החלקיקים הללו.

תקציר: מקורן של קרניים קוסמיות בעלות אנרגיה אולטרה-גבוהה (UHECRs) הוא תעלומה בת חצי מאה. התעלומה הועמקה על ידי צירוף מקרים מסקרן: מעל 10 סדרי גודל באנרגיה, שיעורי הדור אנרגיה של UHECRs, נייטרינים PeV ו איזוטרופיים תת Tev γ- קרני הם להשוות, אשר רומזת על תמונה מאוחדת גדולה. כאן אנו מדווחים כי מטוסי חור שחור רבי עוצמה באגרגטים של גלקסיות יכולים לספק את המקור המשותף לכל התופעות הללו. לאחר מואצת על ידי סילון, אנרגיה קוסמית נמוכה קרניים מוגבל באונה הרדיו הם מתקררים adiabatically; קרינה גבוהה יותר אנרגיה קוסמית עוזב את המקור אינטראקציה עם הסביבה מצרר מגנטי לייצר נייטרינים ו rays; את החלקיקים האנרגיה הגבוהה ביותר להימלט מן המארח באשכול ולתרום קרניים קוסמיות שנצפו מעל 100 PeV. המודל הוא עקבי עם הספקטרום, הרכב איזוטרופיה של UHECRs שנצפה, וגם מסביר את הנייטרינים IceCube ואת רכיב בלי blazar של הרקע רקע γ פרמי, בהנחה פלט אנרגיה סביר מן סילוני חור שחור באשכולות.