The Gummy Bear Song - Long English Version
Mục lục:
Các nhà khoa học hôm thứ Hai đã chia sẻ một lý thuyết mới về một trong những bí ẩn lớn nhất của vũ trụ, đưa ra một câu trả lời đơn giản cho một câu hỏi vũ trụ: Nguồn gốc của các tia vũ trụ siêu năng lượng cao, neutrino năng lượng cao và tia gamma truyền qua hàng triệu ánh sáng là gì đạt đến trái đất?
Trong nhiều thập kỷ, các nhà vật lý đã cố gắng giải quyết bí ẩn vũ trụ về cách ba loại hạt này - tạo ra năng lượng gấp hàng triệu lần so với chúng ta có thể tạo ra trên Trái đất - đến hành tinh của chúng ta.
Năm ngoái, các nhà khoa học sử dụng Đài thiên văn Argentina Pierre Pierre Auger đã kết luận những chùm vũ trụ này don đến từ thiên hà của chúng ta nhưng không đề xuất bất kỳ ý tưởng cụ thể nào về nơi chúng bắt nguồn.
Điều đó có thể thay đổi ngay bây giờ. Trong một bài báo xuất bản thứ hai trên tạp chí Vật lý tự nhiên, một cặp nhà vật lý đề xuất rằng các tia nước lỗ đen siêu lớn - vật chất được đẩy ra từ một lỗ đen ở gần tốc độ ánh sáng - đã sinh ra cả ba hạt cực đoan này:
- Tia vũ trụ năng lượng cực cao
- Neutrino PeV
- Tia gamma phụ đẳng hướng
Một sự trùng hợp đáng chú ý
Kohta Murase, trợ lý giáo sư vật lý, thiên văn học và vật lý thiên văn tại Đại học bang Pennsylvania, và nhà nghiên cứu sau tiến sĩ của Đại học Maryland, Ke Fang đã hợp tác để phát triển mô hình mới này, dựa trên sự trùng hợp đáng chú ý rằng các hạt vũ trụ năng lượng cao này đều có năng lượng tương đương tỷ lệ phát sinh.
Mô hình của chúng tôi cho thấy một cách để hiểu tại sao ba loại hạt sứ giả vũ trụ này có lượng năng lượng đầu vào tương tự đáng kinh ngạc vào vũ trụ, mặc dù thực tế chúng được quan sát bởi các máy dò hạt trên không gian và trên mặt đất với hơn mười bậc độ lớn trong năng lượng hạt riêng lẻ, Mur Murase nói trong một tuyên bố. Ba hạt có cường độ tương tự nhau khiến Murase và Fang tự hỏi liệu có mối quan hệ vật lý nào giữa chúng không.
Mô hình mới cho thấy rằng neutrino năng lượng rất cao và tia gamma năng lượng cao được tạo ra một cách tự nhiên thông qua các va chạm hạt như các hạt con của tia vũ trụ, và do đó có thể thừa hưởng ngân sách năng lượng tương đương của các hạt mẹ của chúng, Murase nói. Càng chứng minh rằng năng lượng tương tự của ba sứ giả vũ trụ có thể không phải là sự trùng hợp đơn thuần.
Sinh ra từ máy bay phản lực hố đen
Trên thực tế, không chỉ Murase và Fang lập luận rằng đó không phải là sự trùng hợp ngẫu nhiên, họ nói rằng các hạt này đều có chung một nguồn gốc: máy bay phản lực lỗ đen.
Trong mô hình của chúng ta, các tia vũ trụ được gia tốc bởi các tia cực mạnh của các hạt nhân thiên hà hoạt động thoát ra qua các thùy vô tuyến thường được tìm thấy ở phần cuối của các tia nước, tác giả đầu tiên của Fang, Fang nói. Khi các tia rời khỏi máy bay phản lực, Murase và Fang viết, các va chạm hạt mà Murase mô tả tạo ra neutrino năng lượng rất cao và tia gamma năng lượng cao.
Nghiên cứu này chỉ là một bước nhỏ để hiểu rõ hơn về cái gọi là phát xạ đa sứ giả của Hồi giáo từ các lỗ đen (vô số tín hiệu được tạo ra trong các sự kiện vũ trụ), nhưng Murase và Fang hy vọng rằng chúng có thể làm sáng tỏ nguồn gốc mới - và số phận - của bức xạ vũ trụ bằng cách chiếu sáng mối quan hệ giữa ba hạt này.
Trừu tượng: Nguồn gốc của các tia vũ trụ siêu năng lượng (UHECRs) là một bí ẩn nửa thế kỷ. Bí ẩn đã được làm sâu sắc thêm bởi một sự trùng hợp thú vị: hơn mười bậc độ lớn của năng lượng, tốc độ tạo năng lượng của UHECR, neutrino PeV và tia TeV đẳng hướng có thể so sánh được, có thể so sánh với nhau. Ở đây chúng tôi báo cáo rằng các máy bay lỗ đen mạnh mẽ trong tập hợp các thiên hà có thể cung cấp nguồn gốc chung cho tất cả các hiện tượng này. Sau khi được gia tốc bởi một máy bay phản lực, các tia vũ trụ năng lượng thấp bị giam cầm trong thùy vô tuyến được làm mát đáng kể; các tia vũ trụ năng lượng cao hơn rời khỏi nguồn tương tác với môi trường cụm từ hóa và tạo ra neutrino và tia; các hạt năng lượng cao nhất thoát ra khỏi cụm vật chủ và đóng góp vào các tia vũ trụ quan sát được trên 100 PeV. Mô hình này phù hợp với phổ, thành phần và đẳng hướng của các UHECR được quan sát, và cũng giải thích các neutrino IceCube và thành phần không blazar của nền tia Fermi, giả sử đầu ra năng lượng hợp lý từ các tia đen trong các cụm.