El monstruoso agujero negro que no debería existir
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Los científicos compartieron el lunes una nueva teoría sobre uno de los misterios más grandes del universo, ofreciendo una respuesta simple a una pregunta cósmica: ¿Cuál es la fuente de rayos cósmicos de ultra alta energía, neutrinos de alta energía y rayos gamma que viajan millones de años luz a llegar a la tierra?
Durante décadas, los físicos han tratado de resolver el misterio cósmico de cómo estos tres tipos de partículas, que producen millones de veces más energía de la que podríamos producir en la Tierra, llegan a nuestro planeta.
El año pasado, los científicos que utilizaron el Observatorio Pierre Auger de Argentina concluyeron que estos rayos cósmicos no provienen de nuestra galaxia, pero no propusieron ideas específicas sobre dónde se originan.
Eso puede estar cambiando todo ahora. En un artículo publicado el lunes en la revista. Física de la naturaleza, un par de físicos proponen que los chorros de agujeros negros supermasivos, la materia que se expulsa de un agujero negro a una velocidad cercana a la de la luz, dieron origen a estas tres partículas extremas:
- Rayos cósmicos de ultra alta energía.
- PeV neutrinos
- Rayos gamma isotrópicos sub-TeV
Una coincidencia notable
Kohta Murase, profesora asistente de física, astronomía y astrofísica en la Universidad de Penn State y el investigador postdoctorado Ke Fang de la Universidad de Maryland, colaboraron para desarrollar este nuevo modelo, que se basa en la notable coincidencia de que estas partículas cósmicas de alta energía tienen energía comparable. Tasas de generación.
"Nuestro modelo muestra una manera de entender por qué estos tres tipos de partículas de mensajero cósmico tienen una cantidad sorprendentemente similar de entrada de energía en el universo, a pesar del hecho de que son observados por detectores basados en el espacio y en el suelo sobre diez órdenes de magnitud en "Energía de partículas individuales", dijo Murase en un comunicado. Las intensidades similares de las tres partículas llevaron a Murase y Fang a preguntarse si existe una relación física entre ellas.
"El nuevo modelo sugiere que los neutrinos de muy alta energía y los rayos gamma de alta energía se producen naturalmente a través de colisiones de partículas como partículas hijas de los rayos cósmicos, y por lo tanto pueden heredar el presupuesto de energía comparable de sus partículas primarias", dijo Murase. "Demuestra que las energías similares de los tres mensajeros cósmicos pueden no ser una mera coincidencia".
Nacidos de Black Hole Jets
De hecho, no solo Murase y Fang argumentan que no es una coincidencia, dicen que todas estas partículas comparten un origen común: los chorros de agujeros negros.
"En nuestro modelo, los rayos cósmicos acelerados por poderosos chorros de núcleos galácticos activos escapan a través de los lóbulos de radio que a menudo se encuentran al final de los jets", dice el primer autor Fang. Cuando los rayos salen del chorro, Murase y Fang escriben, las colisiones de partículas que Murase describe producen neutrinos de muy alta energía y rayos gamma de alta energía.
Esta investigación es solo un pequeño paso hacia una mejor comprensión de la llamada emisión de "mensajería múltiple" de los agujeros negros (la gran cantidad de señales producidas en los eventos cósmicos), pero Murase y Fang esperan que puedan arrojar nueva luz sobre el origen - y el destino - de la radiación cósmica al iluminar la relación entre estas tres partículas.
Resumen: El origen de los rayos cósmicos de energía ultraalta (UHECR) es un enigma de medio siglo. El misterio se ha profundizado por una intrigante coincidencia: más de diez órdenes de magnitud en energía, las tasas de generación de energía de UHECR, neutrinos PeV y rayos γ sub-TeV isotrópicos son comparables, lo que sugiere una imagen unificada. Aquí informamos que los poderosos chorros de agujero negro en agregados de galaxias pueden suministrar el origen común para todos estos fenómenos. Una vez acelerados por un chorro, los rayos cósmicos de baja energía confinados en el radio lóbulo se enfrían adiabáticamente; Los rayos cósmicos de mayor energía que salen de la fuente interactúan con el entorno del grupo magnetizado y producen neutrinos y rayos γ; las partículas de mayor energía se escapan del grupo del huésped y contribuyen a los rayos cósmicos observados por encima de 100 PeV. El modelo es consistente con el espectro, la composición y la isotropía de los UHECR observados, y también explica los neutrinos IceCube y el componente no blazar del fondo de rayos Fermi γ, suponiendo una salida de energía razonable de los chorros de agujero negro en grupos.
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