Возможно, новая физика: первые в мире плазменные "огненные шары" раскрывают тайну черной дыры

Сверхмассивные черные дыры скрывают еще много загадок, которые пытаются разгадать ученые. Одна из них может быть вскоре разгадана, хотя это и не будет сделано с помощью наблюдений за космосом. Данные, полученные с помощью ускорителя частиц на Земле, предлагают решение давней проблемы. Исследование, опубликованное в журнале PNAS, приближает к разгадке давней тайны, связанной со скрытыми магнитными полями Вселенной и исчезнувшим гамма-излучением, пишет IFLScience.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Сверхмассивные черные дыры, которые активно поглощают окружающий межзвездный газ, создают яркие объекты, известные как квазары. Газ, который кружится вокруг сверхмассивной черной дыры настолько горячий и яркий, что выделяет очень много излучения, затмевающее иногда весь свет галактики, где находится поглотитель газа. При этом черные дыры выпускают струи частиц и излучения. Эти частицы движутся со скоростью, близкой к скорости света. Если струя квазара направлена в сторону Земли, то он называется балазар.

Струи блазаров выпускают гамма-излучение с очень высокой энергией. Это излучение взаимодействует с другими частицами света, образуя каскад материи-антиматерии в виде пар электрон-позитрон (позитрон – античастица электрона). Эти пары частиц и античастиц должны взаимодействовать с реликтовым излучением, оставшимся после Большого взрыва, рассеиваться в этом излучении и создавать гамма-излучение с гораздо меньшей энергией. Но это гамма-излучение до сих пор не было обнаружено. Причина этого остается загадкой.

Одно из объяснений заключается в том, что пары электрон-позитрон отклоняются слабыми межгалактическими магнитными полями, что приводит к нестабильности в струе блазара и потере энергии. Другая гипотеза, основанная на физике плазмы, предполагает, пучок электронов и позитронов становится нестабильным, проходя через разреженную материю между галактиками. И именно слабое межгалактическое магнитное поле нарушает каскад частиц, делая слабое гамма-излучение невидимым для нас.

Чтобы проверить эти гипотезы физики использовали Протонный суперсинхротрон в ЦЕРН, который является кольцевым ускорителем частиц. В нем ученые создали пары электронов и позитронов, которые отправили через окружающую плазму. Таким образом были созданы первые в мире плазменные "огненные шары". Получился наземный аналог каскада пар частиц, который распространяется в межгалактической плазме. Измеряя профиль пучка электронов и позитронов и связанные с ним характеристики магнитного поля, физики проверили, могут ли нестабильности пучка и плазмы исказить струю блазара.

Вопреки ожиданиям, парный пучок оставался узким и почти параллельным, с минимальными искажениями. Это означает, что нестабильности пучка и плазмы слишком слабы, чтобы объяснить исчезновение гамма-лучей с очень высокой энергией. Эти результаты предполагают, что причиной является слабое межгалактическое магнитное поле, возможно, оставшееся со времен ранней Вселенной.

Но эти результаты поднимают новые вопросы. Считается, что ранняя Вселенная была чрезвычайно однородной, и неясно, как магнитное поле могло зародиться в этой первичной фазе. По словам физиков, ответ может быть связан с новыми физическими явлениями, которые еще неизвестны.

Как уже писал Фокус, астрофизики впервые обнаружили черные дыры второго поколения.

Также Фокус писал о том, что ученые обнаружили в Австралии странные стеклянные горные породы. Они указывают на то, что миллионы лет назад на Землю упал астероид. Но об этом событии раннее ничего не было известно.