Команда исследователей под руководством астронома Шигео Кимура из Университета Тохоку в Японии представила новое исследование, объясняющее природу загадочных гамма-лучей сверхвысокой энергии. Ученые считают, что испускать такие сигналы могут "спящие" черные дыры.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications, а коротко о нем рассказывает Science Alert. Уточним, что речь в исследовании идет о так называемых "мягких" гамма-лучах.
Они фиксируются приборами только в определенном диапазоне, так как обладают невероятно огромной энергией. Источник их происхождения является загадкой для научного сообщества. Предыдущие исследования лишь показали, что через Вселенную течет гораздо больше гамма-излучения и нейтрино, чем могут уловить на сегодняшний день наши приборы. К слову, нейтрино - это элементарная частица, самая мелкая и легкая в составе материи и одна из самых распространенных во Вселенной.
Ученые пока не знают, откуда берется "самый энергетически мощный свет". В новом исследовании выдвинута гипотеза о том, что источником такого излучения могут являться почти бездействующие черные дыры. Общепринятая теория гласит, что черные дыры существуют в центре каждой галактики. Некоторые из них являются активными, а другие - "спящими".
Именно последние, по мнению авторов работы, и могут быть источниками "мягкого" гамма-излучения - наиболее энергетически мощной формы света во Вселенной, обнаружить которую удается только в тераэлектронвольтном диапазоне.
Ученые отталкивались от идеи о том, что фотоны для получения сверхвысокой энергии должны иметь некий космический ускоритель. Причем это обязательно должен быть объект с крайне высокой энергией. Таковым могут служить остатки сверхновой или черная дыра, активно поглощающая окружающий материал.
Анализ показал, что такие объекты действительно создают гамма-лучи, но только их часть. А появление того, что ученые называют "избытком гамма-излучения в более низких "мягких" энергиях", а также избытком нейтрино, воздействием сверхновых или активных черных дыр объяснить трудно.
Поэтому группа под руководством Шигео Кимура смоделировала подобный процесс применительно к сверхмассивным черным дырам, которые почти, но не полностью, находятся в спящем состоянии, но при этом и не полностью активны.
По мнению Кимуры и его команды, избыток гамма-излучения в нижнем диапазоне энергий (мегаэлектронвольты, а не гига- или тераэлектронвольты) может производиться именно такими черными дырами. Этот процесс пока недосягаем для наблюдений при помощи имеющихся телескопов. Поэтому выводы астрономов базируются на результатах расчетов.
По их мнению, механизм работает примерно так: хотя вокруг неактивных черных дыр циркулирует меньше материала, чем вокруг активных, они все равно нагреваются. Плазма способна нагреваться до миллиардов градусов Цельсия. А этого вполне достаточно для того, чтобы генерировать гамма-излучение в мегаэлектронвольтном диапазоне. Словом, это и есть те самые "мягкие" гамма-лучи.
В такой горячей плазме протоны могут разгоняться до очень высоких скоростей, пишут авторы работы. Когда они взаимодействуют с излучением и веществом, то могут генерировать нейтрино, что объясняет избыток этих частиц. Астрономы считают, что "спящих" сверхмассивных черных дыр во Вселенной вполне достаточно для того, чтобы объяснить происхождение значительной части "избыточных сигналов".
Впрочем, они признают, что пока это всего лишь гипотеза, которая базируется только на математических данных. Следующая задача - найти практические подтверждения причастности "спящих" черных дыр к происхождению загадочных гамма-лучей при помощи будущих наблюдений.