أشعة جاما والنيوترينوات الناتجة عن الثقوب السوداء فائقة الكتلة – ScienceDaily

الكون مليء بالجسيمات النشطة مثل الأشعة السينية وأشعة جاما والنيوترينوات. ومع ذلك ، فإن معظم أصول الجسيمات الكونية عالية الطاقة لا تزال غير مفسرة.

الآن ، اقترح فريق بحث دولي سيناريو يشرح ذلك ؛ تعمل الثقوب السوداء ذات النشاط المنخفض كمصانع رئيسية للجسيمات الكونية عالية الطاقة.

تم نشر تفاصيل أبحاثهم في المجلة اتصالات الطبيعة.

أشعة جاما عبارة عن فوتونات عالية الطاقة ذات طاقة أكبر بكثير من الضوء المرئي. كشفت الأقمار الصناعية الفضائية عن أشعة جاما الكونية ذات طاقات من ميغا إلكترون إلى جيجا إلكترون فولت.

النيوترينوات هي جسيمات دون ذرية كتلتها تقارب الصفر. نادرا ما يتفاعلون مع المادة العادية. قام الباحثون في مرصد IceCube Neutrino أيضًا بقياس النيوترينوات الكونية عالية الطاقة.

يجب إنشاء كل من أشعة جاما والنيوترينوات بواسطة مسرعات الأشعة الكونية القوية أو البيئات المحيطة في الكون. ومع ذلك ، لا تزال أصولهم غير معروفة. من المعتقد على نطاق واسع أن الثقوب السوداء النشطة فائقة الكتلة (ما يسمى نوى المجرة النشطة) ، خاصة تلك ذات النفاثات القوية ، هي أكثر بواعث أشعة جاما عالية الطاقة والنيوترينوات الواعدة. ومع ذلك ، فقد كشفت الدراسات الحديثة أنها لا تفسر أشعة جاما والنيوترينوات المرصودة ، مما يشير إلى أن فئات المصادر الأخرى ضرورية.

يُظهر النموذج الجديد أن الثقوب السوداء النشطة ليست مهمة فحسب ، بل أيضًا الثقوب “الناضجة” غير النشطة ، حيث تعمل كمصانع لأشعة غاما والنيوترينو.

من المتوقع أن تحتوي جميع المجرات على ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مراكزها. عندما تسقط المادة في ثقب أسود ، يتم إطلاق كمية هائلة من طاقة الجاذبية. تعمل هذه العملية على تسخين الغاز وتشكيل بلازما ذات درجة حرارة عالية. يمكن أن تصل درجة الحرارة إلى عشرات المليارات من الدرجات المئوية للثقوب السوداء منخفضة التراكم بسبب التبريد غير الفعال ، ويمكن للبلازما أن تولد أشعة غاما في نطاق ميغا إلكترون فولت.

هذه الثقوب السوداء الناعمة تكون قاتمة كأشياء منفردة ، لكنها عديدة في الكون. وجد فريق البحث أن أشعة جاما الناتجة من الثقوب السوداء فائقة الكتلة منخفضة التراكم قد تساهم بشكل كبير في أشعة جاما المرصودة في نطاق الميجا إلكترون فولت.

في البلازما ، يمكن تسريع البروتونات إلى طاقات أعلى بنحو 10 آلاف مرة من تلك التي حققها مصادم الهادرونات الكبير – أكبر مسرع للجسيمات من صنع الإنسان. تنتج البروتونات المتسارعة نيوترينوات عالية الطاقة من خلال التفاعلات مع المادة والإشعاع ، والتي يمكن أن تمثل الجزء الأعلى للطاقة من بيانات النيوترينو الكونية. يمكن تطبيق هذه الصورة على الثقوب السوداء النشطة كما هو موضح في البحث السابق. يمكن للثقوب السوداء الهائلة بما في ذلك نوى المجرة النشطة وغير النشطة تفسير جزء كبير من نيوترينوات IceCube المرصودة في نطاق طاقة واسع.

تعد برامج المراقبة المستقبلية متعددة الرسائل حاسمة لتحديد أصل الجسيمات الكونية عالية الطاقة. يتنبأ السيناريو المقترح بنظائر أشعة جاما في نطاق الميجا إلكترون فولت لمصادر النيوترينو. معظم أجهزة الكشف عن أشعة جاما غير مضبوطة للكشف عنها ؛ لكن تجارب أشعة جاما المستقبلية ، جنبًا إلى جنب مع تجارب الجيل التالي من النيوترينو ، ستكون قادرة على اكتشاف الإشارات متعددة النواقل.

مصدر القصة:

المواد المقدمة من جامعة توهوكو. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى حسب النمط والطول.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *