Observatorium Pancuran Udara Ketinggian Tinggi Besar (LHAASO) telah mengidentifikasi mikrok quasar sebagai akselerator kunci di balik 'lutut' sinar kosmik, misteri puluhan tahun dalam astrofisika. Dirilis pada 16 November, temuan ini mengungkapkan bahwa sistem lubang hitam ini menghasilkan partikel energi ultra-tinggi yang melebihi ekspektasi sebelumnya. Dua studi mengonfirmasi peran mikrok quasar dalam membentuk lingkungan partikel galaksi.
Selama hampir 70 tahun, para ilmuwan telah membingungkan atas 'lutut' dalam spektrum energi sinar kosmik—penurunan tajam dalam jumlah partikel di atas 3 PeV, yang menandakan pergeseran dari satu perilaku hukum kuasa ke yang lain. Hasil tonggak dari LHAASO, dirilis pada 16 November, melacak fitur ini ke mikrok quasar: sistem biner kompak di mana lubang hitam menarik materi dari bintang pendamping, meluncurkan jet relativistik yang bertindak sebagai akselerator partikel ekstrem.
Dua studi, diterbitkan di National Science Review dan Science Bulletin, menyoroti mikrok quasar sebagai asal yang mungkin. LHAASO mendeteksi sinar gamma energi ultra-tinggi dari lima objek tersebut: SS 433, V4641 Sgr, GRS 1915+105, MAXI J1820+070, dan Cygnus X-1. Ini menandai pengamatan sistematis pertama pada energi PeV.
Di SS 433, sinar gamma tumpang tindih dengan awan atom masif, menunjukkan proton yang dipercepat lubang hitam bertabrakan dengan material sekitarnya. Energi proton di sana melebihi 1 PeV, dengan daya total mencapai sekitar 10^32 joule per detik—setara dengan empat triliun bom hidrogen meledak setiap detik. V4641 Sgr menghasilkan sinar gamma hingga 0.8 PeV, dengan partikel induk melebihi 10 PeV, mengonfirmasinya sebagai akselerator super PeV.
Teknik canggih LHAASO memungkinkan pengukuran spektrum proton yang presisi di wilayah lutut, mengungkapkan komponen energi tinggi yang tidak terduga. Dikombinasikan dengan data dari AMS-02 dan DAMPE, ini menunjukkan bahwa Bima Sakti menampung beberapa akselerator, masing-masing dengan batas energi yang berbeda. Sisa supernova menjelaskan energi yang lebih rendah, tetapi mikrok quasar menjelaskan lutut dan seterusnya, menyelesaikan perdebatan lama.
Penelitian ini melibatkan ilmuwan dari Institut Fisika Energi Tinggi Akademi Ilmu Pengetahuan China, Universitas Nanjing, Universitas Sains dan Teknologi China, dan Universitas La Sapienza Roma, antara lain. Array hibrida LHAASO memberikan wawasan ganda tentang sinar gamma dan sinar kosmik, menghubungkan lutut langsung ke sistem jet lubang hitam dan memajukan pemahaman tentang proses ekstrem alam semesta.