Сплячі чорні діри. Вчені знайшли джерело "зайвих" гамма-променів у Всесвіті

До сих пір не відомо, звідки береться гамма-випромінювання. Але астрономи знайшли пояснення походження деяких із них — це майже недіючі чорні діри, повідомляє Sciencealert.

Гамма-випромінювання — найенергетичніша форма світла у Всесвіті, і воно було виявлено при надзвичайно високих енергіях — у тераелектронвольтному діапазоні.

Щоб отримати цю енергію, фотонам і частинкам всередині гамма-випромінювань потрібен прискорювач. Це повинен бути високоенергетичний об'єкт, наприклад, залишки наднової зірки або чорна діра, яка активно поглинає речовину.

Але навіть якщо врахувати ці високоенергетичні джерела, все ще залишається надлишок гамма-випромінювання в нижчих "м'яких" енергіях, а також надлишок нейтрино, які важко пояснити.

За словами Шигео Кімури з Університету Тохоку в Японії, надлишок може з'являтися з надмасивних чорних дір, які майже не діють і не повністю активні.

Коли надмасивна чорна діра активна, її оточує величезний диск із пилу та газу, який повільно поглинається чорною дірою. Величезні сили, що діють у просторі навколо чорної діри, нагрівають речовину в диску так, що він світиться в діапазоні електромагнітних хвиль, включаючи гамма-випромінювання.

Крім того, деяка кількість речовини переходить із зовнішнього боку чорної діри уздовж силових ліній її магнітного поля, які діють як прискорювач, до полюсів, звідки воно запускається в космос зі швидкістю, що становить значний відсоток від швидкості світла.

Вважається, що в центрі кожної галактики розташована надмасивна чорна діра, але не всі з них активні.

За словами Кімури, надлишок гамма-випромінювання в нижньому діапазоні енергій — мегаелектронвольт, а не гіга- або тераелектронвольт — може створювати надмасивні чорні діри, які накопичують речовину на низькому рівні. Вчені провели розрахунки та дізналися, як це працює. Хоча навколо неактивних чорних дір розташовано менше речовини, вона все ж є, і вона нагрівається.

Ця гаряча плазма може нагріватися до мільярдів градусів Цельсія, і цього достатньо, щоб створити гамма-випромінювання в мегаелектронвольтному діапазоні, або те, що ми називаємо "м'якими" гамма-променями, каже Кімура.

Цих бездіяльних надмасивних чорних дір у Всесвіті достатньо, щоб пояснити походження значної частини надлишкових сигналів, стверджує вчений.

Поки це всього лише гіпотеза, але підтверджена математичними розрахунками, і потрібні додаткові дослідження, говорить Кімура.

Гамма-промені мають найменші довжини хвиль і найбільшу енергію серед усіх хвиль електромагнітного спектру. На думку вчених, їх створюють найгарячіші та найбільш енергетичні об'єкти у Всесвіті, такі як нейтронні зірки та пульсари, вибухи наднових і області навколо чорних дір.

На відміну від оптичного світла та рентгенівських променів, гамма-промені не можуть бути захоплені та відображені дзеркалами. Довжини хвиль гамма-випромінювання настільки малі, що можуть проходити через простір всередині атомів приладу для виявлення. Детектори гамма-випромінювання зазвичай містять щільно упаковані кристалічні блоки. Коли гамма-промені проходять крізь них, вони стикаються з електронами в кристалі. Цей процес називається комптонівським розсіюванням або ефектом Комтона, при якому гамма-промінь стикається з електроном і втрачає енергію. Ці зіткнення створюють заряджені частинки, які можуть бути виявлені приладом.