Загадкові гамма-промені можуть виходити з сонних чорних дір

16

Звичайно, ми можемо відстежити деякі; але через всесвіт тече більше гамма-випромінювання і нейтрино, ніж ми можемо врахувати. Набагато більше. І астрономи тільки що знайшли пояснення деяким з них: майже бездіяльні чорні діри.

Вони кажуть, що це може пояснити надлишок “м’яких” гамма-променів у всесвіті, не покладаючись на холодні (нетеплові) електрони – що завжди було проблематичним поясненням, тому що електрони термалізуються в масштабах часу, які вважалися занадто короткими для генерації високих енергій.

Гамма-промені і нейтрино не зовсім рідкість. Гамма-випромінювання – найенергійніша форма світла у всесвіті, і воно було виявлено при надзвичайно високих енергіях – тераелектронвольтному діапазоні.

Нейтрино, або примарні частинки, являють собою майже безмасові частинки, що течуть через всесвіт, практично ні з чим не взаємодіють. Їх теж ми виявили при високих енергіях.

Щоб отримати ці енергії, фотони і частинки всередині них вимагають наявності космічного прискорювача. Це повинні бути об’єкти з високою енергією, такі як залишки наднової зірки або чорна діра, активно пожирає матеріал.

Але навіть після того, як ми врахували ці високоенергетичні джерела, у нас все ще залишається надлишок гамма-випромінювання в більш низьких «м’яких» енергіях, а також надлишок нейтрино, який важко пояснити.

На думку групи дослідників під керівництвом астронома шигео кімура з університету тохоку в японії, надлишок може походити з несподіваного джерела: надмасивних чорних дір, які майже, але не повністю, знаходяться в сплячому стані, але при цьому не повністю активні.

Коли надмасивна чорна діра активна, її оточує величезний диск з пилу і газу, який повільно перекачується в чорну діру. Величезні сили, що діють в просторі навколо чорної діри, нагрівають матеріал в диску так, що він світиться в широкому діапазоні довжин електромагнітних хвиль, включаючи гамма-випромінювання.

Крім того, деяка кількість матеріалу перекачується з зовнішньої сторони чорної діри вздовж силових ліній її магнітного поля, які діють як прискорювач, до полюсів, звідки він запускається в космос зі швидкістю, що становить значний відсоток від швидкості світла.

Вважається, що в центрі кожної галактики знаходиться надмасивна чорна діра, але не всі з них активні. Наприклад, надмасивна чорна діра в нашій галактиці досить неприємна.

За словами кімури та його команди, надлишок гамма-випромінювання в нижньому діапазоні енергій-мегаелектронвольти, а не гіга – або тераелектронвольти – може бути вироблений надмасивними чорними дірами, які аккрецируют на такому низькому рівні, що набагато менш яскраві для наших телескопів. Долі.

Команда провела розрахунки і прикинула, як це буде працювати. Хоча навколо цих неактивних чорних дір циркулює менше матеріалу, вони все ж залишаються, і вони все одно нагріваються.

Фактично, ця гаряча плазма може нагріватися до мільярдів градусів за цельсієм-досить гарячою, щоб генерувати гамма-випромінювання в мегаелектронвольтному діапазоні, або те, що ми називаємо «м’якими» гамма-променями.

У цій плазмі протони можуть розганятися до високих швидкостей. Коли ці високоенергетичні протони взаємодіють з випромінюванням і речовиною, вони можуть генерувати нейтрино, що також пояснює надлишок нейтрино. І цих тихих надмасивних чорних дір у всесвіті достатньо, щоб пояснити принаймні значну частину цих надлишкових сигналів.

Поки це всього лише гіпотеза, але математика підтверджує. Озброєні цією інформацією, астрономи повинні мати краще уявлення про те, що шукати в майбутніх спостереженнях – і загадка цих незрозумілих гамма-променів буде ближче до розгадки.