ブラックホールジェットは地球で高エネルギー粒子のトリオを送るかもしれない

月曜日の科学者たちは宇宙の最も大きな謎の一つについての新しい理論を共有し、宇宙の質問に対する簡単な答えを提供した。超高エネルギー宇宙線、高エネルギーニュートリノ、そしてガンマ線の源地球に届く？

何十年もの間、物理学者たちは、これら3種類の粒子（地球上でこれまでに生み出したものよりも何百万倍も多くのエネルギーを生み出す）がどのようにして私たちの惑星に到達するかという宇宙謎を解こうとしてきました。

昨年、アルゼンチンのPierre Auger天文台を使用している科学者たちは、これらの宇宙線は私たちの銀河から来たものではないと結論を下しましたが、それらが由来する場所について具体的なアイデアを提案しませんでした。

それはすべて今変わっているかもしれません。月曜日にジャーナルに掲載された論文の中で ネイチャーフィジックス 2人の物理学者は、超大質量ブラックホールジェット - 光速近くでブラックホールから放出される物質 - がこれら3つの極端な粒子すべてを生み出したことを提案している。

• 超高エネルギー宇宙線

• PeVニュートリノ
• 等方性サブTeVガンマ線

注目すべき一致

ペンシルバニア州立大学物理学、天文学、および天体物理学の助教授であるKohta Muraseとメリーランド大学の博士研究員であるKe Fangが共同でこの新しいモデルを開発しました。生成率

「これら3種類の宇宙のメッセンジャー粒子が宇宙や地上の探知機で10桁以上観測されているにもかかわらず、なぜ宇宙への入力量が驚くほど似ているのかを理解する方法を示しています。村瀬氏は声明の中で述べている。 3つの粒子の強度が似ているため、MuraseとFangはそれらの間に物理的な関係があるかどうか疑問に思いました。

「新しいモデルは、非常に高エネルギーのニュートリノと高エネルギーのガンマ線は、宇宙線の娘粒子として粒子衝突によって自然に生成されることを示唆しています。したがって、それらの親粒子の匹敵するエネルギー収支を継承できます。」 「それは、3人の宇宙のメッセンジャーの同様のエネルギー論が単なる偶然の一致ではないかもしれないことを示しています。」

ブラックホールジェットの誕生

実際、MuraseとFangはそれが偶然ではないと主張するだけでなく、これらの粒子はすべて共通の起源を共有していると彼らは言っています：ブラックホールジェット。

「我々のモデルでは、活動的な銀河核の強力なジェットによって加速された宇宙線は、ジェットの最後によく見られるラジオローブを通って逃げます」と、最初の著者Fangは言います。 MuraseとFangが書いたように、光線がジェットから出ると、Muraseが説明した粒子衝突は非常に高エネルギーのニュートリノと高エネルギーのガンマ線を生成します。

この研究は、ブラックホールからのいわゆる「マルチメッセンジャー」放出（宇宙イベントで発生する無数の信号）をよりよく理解するためのほんの一歩ですが、MuraseとFangは、それらが起源に新たな光を当てることを望んでいますこれら3つの粒子間の関係を照らすことによる宇宙放射線のそしてそして運命。

抽象： 超高エネルギー宇宙線（UHECR）の起源は半世紀前の謎です。ミステリーは興味深い一致によって深まりました：エネルギーの10桁以上、UHECRs、PeVニュートリノと等方性サブTeVγ線のエネルギー生成率は匹敵しています、そしてそれは大統一された絵を暗示します。ここでは、銀河団の中の強力なブラックホールジェットが、これらの現象すべてに共通の起源を提供できることを報告します。いったんジェットによって加速されると、無線ローブに閉じ込められた低エネルギー宇宙線は断熱的に冷却されます。線源から出て行くより高エネルギーの宇宙線は、磁化されたクラスター環境と相互作用し、ニュートリノとγ線を生成します。最高エネルギー粒子はホストクラスターから脱出し、100 PeV以上の観測された宇宙線に寄与する。このモデルは、観測されたUHECRのスペクトル、組成、および等方性と一致しており、クラスター内のブラックホールジェットからの合理的なエネルギー出力を仮定して、IceCubeニュートリノとFermiγ線バックグラウンドの非ブレーザ成分も説明しています。