Наука и техника

Загадочные гамма-лучи могут исходить от "спящих" черных дыр, считают астрономы

Самый энергичный свет и частицы во Вселенной представляют собой непреходящую загадку: мы не знаем, откуда они берутся.

Конечно, некоторые из них мы можем отследить, но гамма-излучения и нейтрино, проходящих через Вселенную, гораздо больше, чем мы можем учесть. Намного больше. И астрономы только что нашли объяснение некоторым из них: почти спящие черные дыры.

Это, по их словам, может объяснить избыток "мягкого" гамма-излучения во Вселенной без опоры на холодные (нетепловые) электроны - что всегда было проблематичным объяснением, поскольку электроны становятся тепловыми в течение времени, которое считается слишком коротким для генерации высокоэнергетических частиц.

Гамма-излучение и нейтрино не совсем редки. Гамма-излучение - это самая энергичная форма света во Вселенной, и оно было обнаружено при чрезвычайно высоких энергиях - в диапазоне тераэлектронвольт.

Нейтрино, или частицы-призраки, - это почти безмассовые частицы, проносящиеся через Вселенную, почти ни с чем не взаимодействуя. Их мы тоже обнаружили при высоких энергиях.

Для того чтобы получить эти энергии, фотоны и частицы в них требуют присутствия космического ускорителя. Это должны быть высокоэнергетические объекты, такие как остатки сверхновых или черная дыра, активно поглощающая вещество.

Но даже после того, как мы учли эти высокоэнергетические источники, у нас остается избыток гамма-излучения в более низких "мягких" энергиях, а также избыток нейтрино, который трудно объяснить.

По мнению группы исследователей под руководством астронома Шигео Кимуры из Университета Тохоку в Японии, избыток может исходить из неожиданного источника: сверхмассивных черных дыр, которые почти, но не совсем спящие - но и не совсем активные.

Когда сверхмассивная черная дыра активна, вокруг нее вращается огромный диск из пыли и газа, который медленно притягивается к черной дыре. Огромные силы, действующие в пространстве вокруг черной дыры, нагревают материал диска так, что он вспыхивает в диапазоне электромагнитных длин волн, включая гамма-излучение.

Кроме того, часть материала отводится за пределы черной дыры вдоль линий ее магнитного поля, которые действуют как ускоритель, к полюсам, где он выбрасывается в космос со значительной долей скорости света.

Считается, что каждая галактика имеет сверхмассивную черную дыру в своем центре, но не все они активны. Сверхмассивная черная дыра нашей галактики, например, довольно вялая.

По мнению Кимуры и его команды, избыток гамма-излучения в нижнем энергетическом диапазоне - мегаэлектронвольты, а не гига- или тераэлектронвольты - может быть произведен сверхмассивными черными дырами, которые аккрецируют на таком низком уровне, что они гораздо тусклее для наших телескопов на Земле.

Команда провела расчеты и выяснила, как это может работать. Хотя вокруг этих неактивных черных дыр вращается меньше материала, он все равно есть, и он все равно нагревается.

Фактически, эта горячая плазма может нагреваться до миллиардов градусов Цельсия - достаточно горячая, чтобы генерировать гамма-излучение в диапазоне мегаэлектронвольт, или то, что мы называем "мягкими" гамма-лучами.

В этой плазме протоны могут быть разогнаны до высоких скоростей. Когда эти высокоэнергетические протоны взаимодействуют с излучением и веществом, они могут генерировать нейтрино, что также объясняет избыток нейтрино. И таких тихих сверхмассивных черных дыр во Вселенной достаточно, чтобы объяснить по крайней мере значительную часть этих избыточных сигналов.

Пока это только гипотеза, но математика подтверждается. Вооруженные этой информацией, астрономы должны иметь лучшее представление о том, что искать в будущих наблюдениях - и тайна этих необъяснимых гамма-лучей будет ближе к разгадке.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.

В связи с западным давлением на российские новостные ресурсы, возможностью отключения подконтрольных Западу соцсетей, DDoS атак и т.д, подписывайтесь на наш телеграм-канал или Дзен канал, чтобы быть в курсе всех новостей России и мира.

Back to top button