Космические лучи ультравысоких энергий списали на ветер от черных дыр
Изредка ученые регистрируют частицы космических лучей с почти световой скоростью и огромной энергией, которая во много миллионов раз больше достижимой на Большом адронном коллайдере. Теперь группа европейских исследователей полагает, что нашла как минимум один из их источников.
В 1991 году в штате Юта зарегистрировали падение частицы с энергией в 320 квинтиллионов электронвольт. Это примерно как у теннисного мячика, отправленного рукой спортсмена-профессионала, с той только разницей, что частица была субатомной. Микроскопические объекты почти никогда не имеют энергии макроскопических, а эта конкретная была настолько энергичной, что ее скорость движения оценили в 0,9999999999999999999999951 скорости света. Неудивительно, что ее назвали «О мой Бог!».
Еще одна очень существенна проблема таких частиц — а точнее, физиков, которые пытаются их понять — это предел Грайзена — Зацепина — Кузьмина. Пока частица летит через Вселенную, она должна рассеиваться на фотонах реликтового излучения, то есть терять энергию при взаимодействии с ними (попутно образуя пионы). В среднем за 163 миллиона световых лет любой протон с энергией выше 50 квинтиллионов электронвольт должен потерять свою энергию и опуститься ниже этого порога. Следовательно, частицы типа «О мой Бог!» не могут прилетать к нам с удалений больше, чем несколько сот миллионов световых лет. Мощные астрофизические события на такой дистанции неплохо наблюдаются астрономами, но в местах, откуда прилетают подобные частицы, никакой особой активности не видно.
Совсем интригующая ситуация — не с протонами, а с ядрами атомов потяжелее, например, железа. В 2021 году одна такая была зарегистрирована (и тоже с энергиями в сотни квинтиллионов электронвольт). Для нее дистанция гашения должна быть от силы 16,3 миллиона световых лет, что очень близко от нас и уж точно неплохо наблюдаемо внегалактической астрономией. Но с той стороны, откуда пришла эта «частица Аматэрасу» не нашли вообще ни одного астрономического объекта, который мог бы быть кандидатом в источники подобных частиц. Более того: она пришла из так называемого Местного войда, огромной межгалактической пустыни, где, с точки зрения наблюдательной астрономии, не то что активных объектов, но и галактик много меньше, чем в остальных частях Вселенной.
За последние десятки лет астрофизики создали немало гипотез, пытающихся объяснить, какие природные «суперускорители» могли бы придавать ядру атома невероятную для него энергию падающего кирпича. Основных групп кандидатов три: сверхмассивные черные дыры, пожирающие вещество (часть вещества при этом отбрасывается в сторону на скорости), такие же дыры, но извергающие околосветовые шнуры плазмы от полюсов, а также события приливного разрушения, например, звезд (тоже от взаимодействия с черной дырой). Все подходы имеют сходные проблемы: такие события на расстояниях до десятков миллионов световых лет должны неплохо наблюдаться в видимом и ином диапазоне. А они не наблюдаются никак, за исключением прилета оттуда одиночных частиц.
Теперь группа европейских астрофизиков предложила новый подход к решению проблемы. В статье, опубликованной в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, они рассмотрели так называемые ультрабыстрые потоки материи из окрестностей сверхмассивных черных дыр, активно поглощающих материю. Ученые попробовали рассчитать, какие именно энергии могут получить частицы в таких потоках, также известных как «ветра от черных дыр».
Авторы использовали моделирование с помощью инструмента 3D CRPropa и прогнали через него данные по 86 известных случаях ветров от черных дыр. Оказалось, что ядра атомов железа в подобных ветрах могут быть разогнаны до ста квинтиллионов электронвольт. Но их поток при этом существенно ослабляется за счет фотоядерных реакций такого ядра с фотонами, летящими во все стороны от активно питающихся сверхмассивных черных дыр. Это связано с разогревом падающей в ЧД материи в аккреционном диске. Разогрев так силен, что диск активно излучает вплоть до рентгеновского диапазона.
Тем не менее, существует ряд ситуаций, когда даже настолько энергичные частицы могут покинуть окрестности черных дыр без чрезмерного ослабления от взаимодействия с фотонами. Исследователи обнаружили, что когда в активности сверхмассивной ЧД, поглощающей материю, случаются временные затишья, скорость падения материи в нее падает, как и характерные скорости в аккреционных дисках, откуда это падение происходит. В итоге падает и температура, и светимость таких дисков. От этого фотонов они излучают много меньше, и некоторые частицы с энергиями до десятков квинтиллионов электронвольт все же могут покинуть зону сверхмассивной ЧД вместе с ее ветром.
Хотя предложенный подход способен закрыть вопрос с большинством космических лучей ультравысоких энергий, он все же не покрывает диапазон более ста квинтиллионов электронвольт, в котором надежно зарегистрированы уже три частицы. Кроме того, даже временно притихшая активная сверхмассивная черная дыра на расстояниях до 16,3 миллиона световых лет должна быть видна — а у частицы Аматэрасу так и не удалось найти никакого источника. Это означает, что поиски ответа на вопрос об их природе продолжаются.
Telegram 
Дзен 
VK Сотрудники Центра языка и мозга НИУ ВШЭ приняли участие в редкой для детской нейрохирургии операции с пробуждением у 11-летнего пациента с фармакорезистентной эпилепсией. Совместно с врачами НПЦ специализированной медицинской помощи детям имени В.Ф. Войно-Ясенецкого в Солнцево они сопровождали удаление участка левой височной доли, где был выявлен эпилептический очаг.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Международная исследовательская группа с участием ученых Сколтеха разработала способ создания одномерных квантовых проводов в структурах из двух разных двумерных материалов — диселенида молибдена и диселенида вольфрама. В основе технологии, которую представят на конференции «Микроэлектронные системы-2026» в Сколтехе, лежит растяжение слоев, при котором меняется взаимное расположение атомов между слоями, а вместе с ним — электронные и оптические характеристики. Это позволяет настраивать поведение материала без химических добавок и сложной обработки. Такой подход может лечь в основу гибкой электроники и устройств, реагирующих на давление, изгиб или растяжение.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина предложили подход к отбору малодебетных нефтегазовых месторождений, которые составляют около 88% нераспределенного фонда нефтяных участков. Модель расчета поможет вовлечь в экономический оборот от 400 до 600 миллионов тонн ранее нерентабельных запасов.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии