Норвезькі вчені пояснили, як чорні діри створюють енергію, що у мільярд разів більша за сонячну

Вчені з Норвезького університету науки та технологій (NTNU) запропонували нове пояснення походження надзвичайно енергетичних космічних променів, які залишаються однією з найбільших загадок астрофізики з моменту їх відкриття у 1962 році. Команда під керівництвом дослідниці Фотіні Ойконому вважає, що джерелом цих частинок можуть бути потужні вітри, які формуються навколо надмасивних чорних дір.

Дослідники нагадують, що у центрі Чумацького Шляху розташована чорна діра Стрілець A*, яка нині перебуває у відносно спокійній фазі. Водночас активні надмасивні чорні діри в інших галактиках поглинають масу, еквівалентну кільком сонцям щороку, і приблизно половина з них створює надшвидкі вітри, що рухаються зі швидкістю до половини швидкості світла. Саме ці вітри, за новою гіпотезою, можуть прискорювати частинки до екстремальних енергій.

Йдеться про протони або атомні ядра з енергією до 10²⁰ електронвольт. Для порівняння: це приблизно у мільярд разів більше, ніж енергії, які досягаються у Великому адронному колайдері. «Частинка, менша за атом, може містити стільки ж енергії, скільки тенісний м’яч, поданий із швидкістю 200 кілометрів на годину», — пояснила Ойконому.

Попередні дослідження розглядали інші можливі джерела цих частинок — гамма-спалахи, галактики з інтенсивним зореутворенням чи плазмові викиди чорних дір. Проте, як зазначив співавтор роботи Домінік Елерт, доказів на користь цих гіпотез немає. Натомість умови у вітрах надмасивних чорних дір добре відповідають процесам прискорення частинок.

Автори визнають, що наразі їхні висновки залишаються припущенням. Водночас їхня модель пояснює особливості хімічного складу космічних променів у певному енергетичному діапазоні, що раніше не вдавалося зробити жодній іншій. Наступним кроком стане перевірка гіпотези за допомогою експериментів із нейтрино, які, ймовірно, допоможуть отримати додаткові докази у найближчі роки.