О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина
Читайте нас:
Доступное в России зеркало Граней: https://grani-ru-org.appspot.com/Society/Science/m.118105.html

статья Супермонстр оказался суперускорителем

Максим Борисов, 14.02.2007
Реклама

Протоны, ускоряемые электромагнитными полями сверхмассивной черной дыры, врезаются в окружающие горячие газовые облака (красный цвет), в результате чего рождаются гамма-лучи высоких энергий (пока еще неясно, какие конкретно процессы ответственны за появление этого излучения - лептонные или адронные). Изображение NASA/CXC/MIT/F K Baganoff et al с сайта New Scientist

Сверхмассивная черная дыра, затаившаяся в самом центре нашей галактики Млечный путь, действует подобно гигантскому ускорителю заряженных частиц, ну а эти заряженные частицы в свою очередь при столкновениях порождают мощные потоки гамма-лучей. В основе подобных излучательных механизмов лежит своеобразное "взбалтывание" магнитных полей вокруг черной дыры, о чем рассказывает новая работа американских астрофизиков, основанная на данных группы Феликса Агароняна от наземной международной гамма-обсерватории H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System), которая была сравнительно недавно введена в строй в Намибии (Юго-Западная Африка) и способна (по черенковскому излучению от частиц ШАЛ - то есть широких атмосферных ливней) регистрировать гамма-лучи чрезвычайно высоких энергий, измеряемых десятками тераэлектронвольт (1 ТэВ = 1012 эВ).

До последнего времени процессы производства столь высокоэнергетичных гамма-квантов оставались тайной. Некоторые ученые предполагали, что такие фотоны могут рождаться лишь в результате распада частиц темной материи, однако большинство специалистов все-таки отказывалось в это верить.

Новое исследование на эту тему возглавил Дэвид Боллантайн (David Ballantyne) из Аризонского университета в Тусоне (University of Arizona in Tucson), причем детальный анализ процессов, протекающих вблизи черной дыры, основывался на модели гигантского естественного ускорителя частиц, которую предложила в 2004 году группа Симина Лю (Siming Liu) из Лос-Аламосской национальной лаборатории (Los Alamos National Laboratory - LANL), расположенной в американском штате Нью-Мексико (он также входил и в состав нынешней группы). Публикация соответствующей статьи ("A Possible Link Between the Galactic Center HESS Source and Sgr A*") планируется в Astrophysical Journal Letters (ApJ), а пока ее можно скачать с личной страницы Боллантайна (PDF).

В этом сценарии протоны вблизи горизонта событий (то есть той самой границы черной дыры, из-под которой уже не в силах вырваться ни материальное тело, ни излучение) постоянно "запутываются" в многочисленных "паразитных" магнитных полях, в результате чего испытывают ускорение, достаточное для того, чтобы выбраться из-под власти сверхмассивной черной дыры в центре Галактики и попасть в окружающие "супермонстра" газовые облака (речь идет о так называемом стохастическом ускорении ионов - stochastic acceleration - и флуктуациях, описываемых спектром Колмогорова-Обухова). Электромагнитное поле, связанное с черной дырой, простирается еще дальше и продолжает вдогонку "пинать" протоны, разгоняя их до еще более высоких скоростей, так, что некоторые из этих частиц в результате могут достичь энергий порядка 1000 ТэВ - в 100 раз больше, чем в строящемся теперь вблизи швейцарской Женевы самом мощном на нашей планете Большом адронном коллайдере (Large Hadron Collider - LHC, ЦЕРН). Напомним, что от крупнейшего земного ускорителя, рассчитанного на энергию 14 ТэВ (в системе центра масс, т.е. 2x7 ТэВ) и смонтированного в 27-километровом тоннеле, в котором когда-то "обитал" LEP (разгонявший электроны) в самом ближайшем будущем ждут ответа на вопросы о существовании неуловимого бозона Хиггса и даже обнаружения возможных проявлений суперсимметрии.

Американским исследователям удалось показать, что их сценарий может давать "правильные" яркость, пространственное и энергетическое распределение гамма-лучей (спектр от 0,1 до 100 ТэВ), поступающих к нам из галактического центра (Стрелец A*). Гипотеза о рождении гамма-лучей из распадов частиц темного вещества при этом не исключается, однако теперь гораздо логичнее считать источником высокоэнергетических гамма-квантов именно черную дыру, поскольку недавние данные HESS однозначно указывают на наличие очень компактной излучающей области, которая как раз и накладывается на регион, содержащий "нашего местного монстра" (а ожидаемого распределения "излучающего" темного вещества при этом не получается).

В рамках новой теории кроме яркого и компактного гамма-источника в центре Галактики свое объяснение получает и более слабое и рассеянное свечение среды, окружающей черную дыру.

На иллюстрации:
Протоны, ускоряемые электромагнитными полями сверхмассивной черной дыры, врезаются в окружающие горячие газовые облака (красный цвет), в результате чего рождаются гамма-лучи высоких энергий (пока еще неясно, какие конкретно процессы ответственны за появление этого излучения - лептонные или адронные). Изображение NASA/CXC/MIT/F K Baganoff et al с сайта New Scientist

Источник:
Milky Way's black hole the ultimate particle accelerator - New Scientist

Ссылки:
Космические лучи и гамма-астрономия - обзоры astro-ph
Discovery of Very-High-Energy Gamma-Rays from the Galactic Centre Ridge - The H.E.S.S. Collaboration: F. A. Aharonian, et al

Максим Борисов, 14.02.2007


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама



Выбор читателей