Происхождение космических лучей с ультравысокой энергией является одной из наиболее значительных загадок современного научного мира. Исследователи выдвигают гипотезу, что источником этих частиц могут служить мощные потоки, исходящие от сверхмассивных черных дыр.
Космические лучи, несмотря на свое название, не имеют ничего общего с привычными нам лучами света. Это мельчайшие частицы — в основном ядра атомов, разогнанные до скоростей, близких к скорости света. Обычно их появление связывают с экстремальными космическими объектами — взрывающимися сверхновыми, черными дырами и нейтронными звездами. Однако иногда среди космических лучей можно встретить частицы с энергией в миллиард раз превышающей ту, что достигается в Большом адронном коллайдере. Это настолько колоссальная величина, что существующие объяснения происхождения таких частиц не выдерживают критики.
Сверхвысокоэнергетические космические лучи известны исследователям с 1962 года, но до сих пор их происхождение оставалось нерешенной задачей. Физики из Норвежского университета науки и технологий (NTNU) предложили новую теорию, которая может пролить свет на их происхождение. В своей работе они выдвинули на роль «ускорителей» этих частиц ветры, исходящие от сверхмассивных черных дыр — объектов, поглощающих материю в количестве, эквивалентном нескольким массам Солнца в год.
«Мы предполагаем, что именно эти мощные потоки способны разгонять частицы до экстремальных энергий», — делится мнением Фотейни Иконому, доцент кафедры физики NTNU.
Колоссальные ветры, открытые около десяти лет назад, могут оказывать влияние на целые галактики, препятствуя образованию новых звезд. Но ученые предполагают, что они способны делать нечто большее. «Возможно, эти мощные ветры ускоряют частицы, создающие излучение сверхвысоких энергий», — говорит ведущий автор исследования, аспирант Доменик Элерт.
Ученые также рассматривали другие возможные источники: гамма-всплески, галактики с экстремально высокой скоростью звездообразования или плазменные выбросы от черных дыр. Однако ни одна из предложенных гипотез не получила достаточных доказательств.
На вопрос о том, действительно ли ветры от черных дыр создают эти высокоэнергетические частицы, Иконому отвечает с осторожностью: «Наш ответ — скорее осторожное “возможно”». Исследователи установили, что условия, связанные с этими ветрами, особенно хорошо согласуются с ускорением частиц, но пока не могут окончательно подтвердить свою гипотезу.
Тем не менее, их модель объясняет химический состав частиц в определенном диапазоне энергий — аспект, который другие теории объяснить не в состоянии. В ближайшие годы для проверки своей гипотезы команда намерена сотрудничать с астрономами, занимающимися изучением нейтрино.
К счастью для нас, атмосфера Земли разрушает эти космические лучи, делая их безвредными к моменту достижения поверхности. Космическая радиация представляет собой серьезную угрозу для астронавтов, хотя основную опасность представляют более распространенные низкоэнергетические лучи от Солнца, а не редкие сверхвысокоэнергетические частицы.
Ученые недавно сделали удивительное открытие, обнаружив черную дыру на окраине галактики.
Фото: hi-tech.mail.ru