Прихована сила в Чумацькому Шляху: фізики виявили нові прискорювачі частинок у космосі

Астрофізики виявили, що невеликі чорні діри в системі зі звичайними зірками можуть прискорювати частинки до екстремальної швидкості, що дає їм змогу отримати дуже високу енергію. Це кидає виклик існуючим теоріям про прискорення космічних частинок. Відкриття було зроблено, коли вчені виявили високоенергетичні гамма-промені з несподіваного джерела. Ним виявилася система з малою масою, відома як мікроквазар. Дослідження опубліковано в журналі The Astrophysical Journal Letters, пише Phys.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Космічні промені

На Землю постійно потрапляють субатомні частинки, як-от електрони чи протони, що прибувають із міжзоряного простору нашої галактики Чумацький Шлях. Ці частинки є одними з найшвидших у Всесвіті і називаються космічними променями.

Як саме прискорюються частинки з дуже високою енергією поки що залишається однією з найбільших загадок в астрофізиці. Вважається, що струмені плазми, що випускаються чорними дірами, є ідеальним місцем для прискорення частинок. Але як саме відбувається процес прискорення поки що неясно.

Мікроквазари

Найсильніші струмені плазми в Чумацькому Шляху випускають чорні діри зоряної маси, які перебувають в одній системі зі звичайною зіркою. Такі системи називаються мікроквазарами. Коли зірка переміщується надто близько до чорної діри, то остання починає поглинати цю зірку і частину матерії викидає в космос у вигляді струменів.

Астрофізики припускають, що ці струмені є найефективнішими прискорювачами частинок у космосі. Мікроквазари зазвичай бувають малої маси і великої маси залежно від маси зірки в системі. Не дуже масивні квазари зустрічаються в нашій галактиці набагато частіше.

Але поки що докази прискорення частинок астрофізики виявили тільки у мікроквазарів з великою масою. Отже, мікроквазари з малою масою не можуть бути прискорювачами частинок.

Автори дослідження використовували космічний телескоп Fermi і вивчили мікроквазар під назвою GRS 1915+105, що складається з чорної діри і зірки меншої, ніж наше Сонце. Виявилося, що чорна діра запускає в космос потужні струмені плазми, які можуть прискорювати частинки до екстремальних швидкостей.

Новий прискорювач частинок у космосі

Це відкриття показує, що навіть відносно невеликі мікроквазари можуть робити внесок у потік частинок високої енергії, тобто космічних променів.

Астрофізики виявили стійке гамма-випромінювання від мікроквазара, яке має енергію вище за 10 мільярдів електрон-вольт, що вказує на те, що система може прискорювати частинки до ще вищих енергій, ніж вважалося можливим для подібних систем з малою масою.

Спостереження показують, що протони прискорюються в струменях чорних дір, після чого вони вириваються і взаємодіють із прилеглим газом, створюючи гамма-фотони.

Це відкриття показує, що мікроквазари з малою масою, яких більше в нашій галактиці, ніж їхніх великих аналогів, можуть у сукупності вносити значний внесок у космічні промені, що досягають Землі.

Хоча це відкриття не вирішить давню загадку походження космічних променів, воно додає важливий елемент до головоломки, показуючи, що механізми прискорення частинок у Всесвіті є більш різноманітними, ніж вважалося раніше.

Як уже писав Фокус, експеримент із 37 вимірами показав, що квантова фізика дивніша, ніж вважалося. Пошук найпарадоксальніших квантових станів частинок привів фізиків до створення незвичайного експерименту.

Також Фокус писав про те, що китайські астронавти за допомогою штучного фотосинтезу вперше створили в космосі кисень для дихання і паливо для ракет.