Black Hole Jets อาจกำลังส่งอนุภาคพลังงานสูงที่โลก

นักวิทยาศาสตร์ในวันจันทร์ได้แบ่งปันทฤษฎีใหม่เกี่ยวกับหนึ่งในความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของจักรวาลโดยเสนอคำตอบง่ายๆสำหรับคำถามเกี่ยวกับจักรวาล: อะไรคือที่มาของรังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษนิวตริโนพลังงานสูงและรังสีแกมม่าที่เดินทางล้านปีแสง ถึงโลก?

นักฟิสิกส์ได้พยายามแก้ปัญหาความลึกลับของจักรวาลว่าอนุภาคทั้งสามประเภทนี้เป็นอย่างไรที่ผลิตพลังงานมากกว่าล้านเท่าที่เราสามารถผลิตบนโลกมาถึงดาวเคราะห์ของเรา

เมื่อปีที่แล้วนักวิทยาศาสตร์ที่ใช้หอดูปิแอร์ Auger ของอาร์เจนตินาสรุปว่าลำแสงจักรวาลเหล่านี้ไม่ได้มาจากกาแลคซีของเรา แต่ไม่ได้เสนอแนวคิดเฉพาะใด ๆ เกี่ยวกับแหล่งกำเนิด

ทั้งหมดนี้อาจเปลี่ยนแปลงไป ในเอกสารเผยแพร่วันจันทร์ในสมุดรายวัน ฟิสิกส์ของธรรมชาติ นักฟิสิกส์คู่หนึ่งเสนอว่าหลุมดำมวลมหาศาลที่เรียกว่าสสารที่พุ่งออกมาจากหลุมดำที่ความเร็วใกล้แสงให้กำเนิดอนุภาคสุดโต่งทั้งสามนี้:

• รังสีคอสมิกพลังงานสูงพิเศษ

• นิวตริโน PeV
• รังสีแกมม่าของ Isotropic sub-TeV

ความบังเอิญที่น่าทึ่ง

Kohta Murase ผู้ช่วยศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ Penn State University และ University of Maryland นักวิจัยหลังปริญญาเอก Ke Fang ร่วมมือกันพัฒนารูปแบบใหม่นี้ซึ่งวางอยู่บนความบังเอิญอันน่าทึ่งที่อนุภาคพลังงานสูงเหล่านี้มีพลังงานเทียบเท่า อัตราการสร้าง

“ แบบจำลองของเราแสดงให้เห็นถึงวิธีการที่จะเข้าใจว่าเหตุใดอนุภาคของอนุภาคจักรวาลทั้งสามประเภทนี้จึงมีปริมาณพลังงานที่คล้ายกันอย่างน่าประหลาดใจในจักรวาลแม้ว่าพวกเขาจะถูกตรวจจับโดยเครื่องตรวจจับอวกาศและพื้นดินมากกว่าสิบลำดับ พลังงานอนุภาคเดี่ยว” Murase กล่าวในแถลงการณ์ ความเข้มที่คล้ายกันของอนุภาคทั้งสามทำให้มูเรสและฝางสงสัยว่ามีความสัมพันธ์ทางกายภาพหรือไม่

“ รูปแบบใหม่แสดงให้เห็นว่านิวตริโนพลังงานสูงและรังสีแกมม่าพลังงานสูงนั้นเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติผ่านการชนของอนุภาคในฐานะอนุภาคลูกของรังสีคอสมิกดังนั้นจึงสามารถสืบทอดงบประมาณพลังงานเทียบเท่ากับอนุภาคพลังงานหลักของพวกมันได้” Murase กล่าว “ มันแสดงให้เห็นว่าพลังที่คล้ายกันของทูตสวรรค์ทั้งสามนั้นอาจไม่ใช่เรื่องบังเอิญ”

เกิดมาจาก Black Hole Jets

ในความเป็นจริงแล้ว Murase และ Fang ไม่เพียง แต่ให้เหตุผลว่าไม่ใช่เรื่องบังเอิญพวกเขาบอกว่าอนุภาคเหล่านี้มีต้นกำเนิดร่วมกันนั่นคือไอพ่นหลุมดำ

“ ในแบบจำลองของเรารังสีคอสมิกเร่งด้วยไอพ่นอันทรงพลังของนิวเคลียสกาแลคซีที่กำลังหนีผ่านก้อนคลื่นวิทยุซึ่งมักจะพบในตอนท้ายของเจ็ตส์” Fang ผู้เขียนคนแรกกล่าว เมื่อรังสีออกมาจากเจ็ท Murase และ Fang เขียนการชนของอนุภาค Murase ที่อธิบายไว้จะสร้างนิวตริโนพลังงานสูงมากและรังสีแกมม่าพลังงานสูง

งานวิจัยนี้เป็นเพียงก้าวเล็ก ๆ ไปสู่ความเข้าใจที่ดีขึ้นของการปล่อย "มัลติ - แมส" ที่เรียกว่าจากหลุมดำ (สัญญาณมากมายที่ผลิตในเหตุการณ์เกี่ยวกับจักรวาล) แต่ Murase และ Fang หวังว่าพวกเขาจะสามารถส่องแสงใหม่บนต้นกำเนิด - และโชคชะตา - ของรังสีคอสมิกโดยการส่องสว่างความสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคทั้งสามนี้

บทคัดย่อ: ต้นกำเนิดของรังสีคอสมิคพลังงานสูง (UHECRs) เป็นปริศนาอายุครึ่งศตวรรษ ความลึกลับได้ถูกทำให้ลึกลงไปด้วยความบังเอิญที่น่าสนใจ: มากกว่าสิบคำสั่งของพลังงาน, อัตราการสร้างพลังงานของ UHECRs, นิวตริโน PeV และรังสีย่อยของ TeV isotropic ซึ่งเทียบเท่ากับภาพใหญ่ทั้งหมด ที่นี่เรารายงานว่าไอพ่นหลุมดำอันทรงพลังในกาแลคซีมวลรวมสามารถให้กำเนิดต้นกำเนิดสำหรับปรากฏการณ์เหล่านี้ทั้งหมด เมื่อเร่งด้วยเจ็ทรังสีคอสมิคพลังงานต่ำที่ จำกัด ในกลีบวิทยุจะถูกทำให้เย็นลงด้วยอะเดียแบติก รังสีคอสมิคพลังงานที่สูงกว่าออกจากแหล่งที่มาโต้ตอบกับสภาพแวดล้อมคลัสเตอร์แม่เหล็กและผลิตนิวตริโนและγ-rays; อนุภาคพลังงานสูงสุดหนีออกจากคลัสเตอร์โฮสต์และนำไปสู่รังสีคอสมิคที่สังเกตได้สูงกว่า 100 PeV แบบจำลองนี้สอดคล้องกับสเปกตรัมองค์ประกอบและไอโซโทปของ UHECRs ที่สังเกตได้และยังอธิบายถึง IceCube neutrinos และส่วนประกอบที่ไม่ใช่ blazar ของพื้นหลัง Fermi ray-ray โดยสันนิษฐานว่ามีพลังงานออกมาพอสมควรจากไอพ่นหลุมดำในกลุ่ม