Скрытая сила в Млечном Пути: физики обнаружили новые ускорители частиц в космосе

Астрофизики обнаружили, что небольшие черные дыры в системе с обычными звездами могут ускорять частицы до экстремальной скорости, что позволяет им получить очень высокую энергию. Это бросает вызов существующим теориям об ускорении космических частиц. Открытие было сделано, когда ученые обнаружили высокоэнергетические гамма-лучи из неожиданного источника. Им оказалась система с малой массой, известная как микроквазар. Исследование опубликовано в журнале The Astrophysical Journal Letters, пишет Phys.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Космические лучи

На Землю постоянно попадают субатомные частицы, такие как электроны или протоны, которые прибывают из межзвездного пространства нашей галактики Млечный Путь. Эти частицы являются одними из самых быстрых во Вселенной и называются космическими лучами.

Как именно ускоряются частицы с очень высокой энергией пока что остается одной из самых больших загадок в астрофизике. Считается, что струи плазмы, выпускаемые черными дырами, являются идеальным местом для ускорения частиц. Но как именно происходит процесс ускорения пока неясно.

Микроквазары

Самые сильные струи плазмы в Млечном Пути выпускают черные дыры звездной массы, которые находятся в одно системе с обычной звездой. Такие системы называются микроквазарами. Когда звезда перемещается слишком близко к черной дыре, то последняя начинает поглощать эту звезду и часть материи выбрасывает в космос в виде струй.

Астрофизики предполагают, что эти струи являются наиболее эффективным ускорителями частиц в космосе. Микроквазары обычно бывают малой массы и большой массы в зависимости от массы звезды в системе. Не очень массивные квазары встречаются в нашей галактике намного чаще.

Но пока что доказательства ускорения частиц астрофизики обнаружили только у микроквазаров с большой массой. Значит, микроквазары с малой массой не могут быть ускорителями частиц.

Авторы исследования использовали космический телескоп Fermi и изучили микроквазар под названием GRS 1915+105, состоящий из черной дыры и звезды меньшей, чем наше Солнце. Оказалось, что черная дыра запускает в космос мощные струи плазмы, которые могут ускорять частицы до экстремальных скоростей.

Новый ускоритель частиц в космосе

Это открытие показывает, что даже относительно небольшие микроквазары могут вносить вклад в поток частиц высокой энергии, то есть космических лучей.

Астрофизики обнаружили устойчивое гамма-излучение от микроквазара, которое имеет энергию выше 10 миллиардов электрон-вольт, что указывает на то, что система может ускорять частицы до еще более высоких энергий, чем считалось возможным для подобных систем с малой массой.

Наблюдения показывают, что протоны ускоряются в струях черных дыр, после чего они вырываются и взаимодействуют с близлежащим газом, создавая гамма-фотоны.

Это открытие показывает, что микроквазары с малой массой, который больше в нашей галактике, чем их крупных аналогов, могут в совокупности вносить значительный вклад в космические лучи, достигающие Земли.

Хотя это открытие не решит давнюю загадку происхождения космических лучей, оно добавляет важный элемент к головоломке, показывая, что механизмы ускорения частиц во Вселенной более разнообразны, чем считалось ранее.

Как уже писал Фокус, эксперимент с 37 измерениями показал, что квантовая физика более странная, чем считалось. Поиск самых парадоксальных квантовых состояний частиц привел физиков к созданию необычного эксперимента.

Также Фокус писал о том, что китайские астронавты с помощью искусственного фотосинтеза впервые создали в космосе кислород для дыхания и топливо для ракет.