В центре Галактики обнаружен гигантский ускоритель

Астрофизики из университета Аризоны, национальной лаборатории Лос-Аламоса и университета Аделаиды в Австралии предложили объяснение природы высокоэнергетичных гамма-лучей, исходящих из центра нашей Галактики, энергия которых составляет десятки триллионов

Согласно разработанной ими теории, черная дыра, расположенная в центре Млечного пути, может действовать как космический ускоритель частиц, разгоняя протоны до огромных скоростей и генерируя высокоэнергетичные гамма-лучи. По расчетам ученых, энергия ускоренных протонов может достигать 100 трлн. эВ. Для сравнения, самый мощный на сегодняшний день ускоритель Large Hadron Collider (LHC), строящийся в CERN, будет ускорять частицы до энергий 7 трлн. эВ.

Несколько лет группа астрофизиков под руководством проф. Фульвио Мелиа (Fulvio Melia) из университета Аризоны разрабатывала теорию, описывающую процессы, происходящие вблизи черной дыры, расположенной в центре Млечного пути. В ходе исследования ученые обнаружили, что мощные хаотические магнитные поля ускоряют протоны и другие заряженные частицы вблизи черной дыры до очень высоких энергий.

Для моделирования поведения ускоренных протонов исследователи использовали детальную карту распределения межзвездного газа вблизи черной дыры на расстоянии 10 световых лет. Ученые определили траектории движения протонов в такой среде, принимая во внимание магнитные силы, оказывающие влияние на движение частиц. Всего исследователи рассчитали 220 тыс. траекторий протонов, сообщает SpaceDaily.

Оказалось, что даже если скорость протонов близка к скорости света, их движение настолько хаотично, что им понадобится несколько тысяч лет для преодоления расстояния в 10 световых лет. После того как ускоренные протоны покидают окрестности черной дыры, они сталкиваются с низкоэнергетичными протонами межзвездного водорода. В результате столкновений образуются короткоживущие частицы пионы (или пи-мезоны), которые, распадаясь, образуют высокоэнергетичные гамма-лучи, распространяющиеся во всех направлениях.

Согласно расчетам ученых, только 31% протонов генерируют гамма-излучение в окрестностях черной дыры на расстоянии 10 световых лет от нее. Остальные 69% удаляются на большие расстояния, где они, предположительно, также могут испытывать соударения с излучением гамма-квантов.

По мнению исследователей, предложенная ими модель хорошо описывает спектр и интенсивность гамма-излучения, наблюдаемого астрономами.