검은 구멍 제트기가 지구에서 고 에너지 입자의 트리오를 전송할 수 있습니다

과학자들은 우주의 가장 큰 신비 중 하나에 대한 새로운 이론을 발표했다. 우주의 질문에 대한 간단한 대답을 제시한다: 수백만 개의 광년을 여행하는 초고 에너지 우주선, 고 에너지 중성미자 및 감마선의 원천은 무엇인가? 지구에 도착합니까?

수십 년 동안 물리학 자들은 지구상에서 수백만 배나 더 많은 에너지를 생산하는이 세 가지 유형의 입자가 우리 행성에 어떻게 도달하는지에 대한 우주적 수수께끼를 풀려고 노력했습니다.

작년 아르헨티나의 피에르 오거 전망대 (Pierre Auger Observatory)를 사용하는 과학자들은이 우주 광선은 우리 은하계에서 유래 한 것이 아니라 그들이 어디서 발생했는지에 대한 구체적인 아이디어를 제안하지 않았다고 결론 지었다.

그것은 모두 지금 바뀔지도 모른다. 일간지에 실린 한 신문에 자연 물리학 한 쌍의 물리학 자들은 supermassive black hole jets (빛의 속도 근처에서 블랙홀로부터 방출되는 물질)가이 극단적 인 입자 3 개 모두를 낳았다 고 제안했다:

• 초고 에너지 우주선

• PeV 중성미자
• 등방성 sub-TeV 감마선

놀라운 우연의 일치

Penn State University의 물리학, 천문학 및 천체 물리학 조교수 인 Kohta Murase와 메릴랜드 대학의 박사후 연구원 인 Ke Fang은이 새로운 모델을 개발하기 위해 협력했습니다.이 새로운 모델은 이러한 고 에너지 우주 입자가 모두 비슷한 에너지를 가지고 있다는 놀라운 우연의 일치에 근거합니다 발생률.

"우리 모델은 왜 우주의 메신저 입자의 세 가지 유형이 우주에 들어가는 힘의 양과 놀랍도록 비슷한 양의 에너지를 가지고 있는지를 이해하는 방법을 보여줍니다. 개별 입자 에너지 "라고 Murase는 성명서에서 밝혔다. 세 입자의 비슷한 강도는 Murase와 Fang이 그들 사이에 물리적 인 관계가 있는지 궁금해했다.

"새로운 모델은 매우 높은 에너지의 중성미자와 고 에너지 감마선이 입자 충돌을 통해 우주선의 딸 입자로 자연적으로 생성되므로 부모 입자의 에너지 예산을 상속받을 수 있다고 제안했다. "이것은 세 우주의 메신저의 비슷한 에너지가 단순한 우연이 아닐 수도 있음을 보여줍니다."

블랙 홀 제트의 탄생

실제로, Murase와 Fang은 우연이 아니라고 주장 할뿐만 아니라이 입자들은 모두 공통의 기원 인 블랙 홀 제트 (black hole jets)를 공유한다고 말합니다.

"우리의 모델에서, 은하계 핵의 강력한 제트기에 의해 가속 된 우주선은 제트기 끝에서 종종 발견되는 라디오 로브를 통해 빠져 나간다. 광선이 제트기를 떠날 때, Murase와 Fang은 Murase가 설명했던 입자 충돌은 매우 높은 에너지의 중성미자와 고 에너지 감마선을 만들어냅니다.

이 연구는 블랙홀 (우주 사건으로 생성 된 무수한 신호)에 의한 소위 "멀티 메신저"방출에 대한 더 나은 이해를위한 하나의 작은 단계 일 뿐이지 만 Murase와 Fang은 원천에 대한 새로운 빛을 발할 수 있기를 희망합니다 - 그리고 운명 -이 세 입자 사이의 관계를 조명하여 우주 방사선.

추상: 초고 에너지 우주선 (UHECRs)의 기원은 반 세기 전의 수수께끼이다. 흥미로운 우연의 일치에 의해 수수께끼는 깊어졌습니다. 에너지의 10 배 이상, UHECR, PeV 중성미자 및 등방성 sub-TeV γ 선의 에너지 생성 속도는 비슷합니다. 이는 웅대 한 통합 그림을 암시합니다. 여기에 우리는 은하의 집합체에있는 강력한 블랙홀 제트가이 모든 현상에 공통적 인 기원을 제공 할 수 있다고보고합니다. 일단 제트에 의해 가속되면, 라디오 엽 (radio lobe)에 한정된 저에너지 우주선은 단열 적으로 냉각된다; 소스를 떠나는 고 에너지 우주선은 자화 된 클러스터 환경과 상호 작용하며 중성미자와 γ 선을 생성한다. 가장 높은 에너지 입자는 호스트 클러스터에서 벗어나 100 PeV 이상의 관측 된 우주선에 기여합니다. 이 모델은 관측 된 UHECR의 스펙트럼, 조성 및 등방성과 일치하며 클러스터의 블랙홀 제트로부터 합리적인 에너지 출력을 가정 할 때 페르미 감마선 배경의 IceCube 중성미자 및 비 블레 자르 성분을 설명합니다.