ブラックホールが60年にわたる宇宙線謎を説明する可能性
ノルウェー科学技術大学の科学者たちは、超大質量ブラックホールからの風が超高エネルギー宇宙線を加速し、1962年に遡る謎を解決する可能性を提案している。これらの粒子は主に原子核で、エネルギーは10^20電子ボルトに達する。この仮説では、光速の半分の速度で移動するこれらの風が、粒子を宇宙全体に投げ飛ばすとされる。
超高エネルギー宇宙線は、1962年の検出以来、物理学者を困惑させてきた。通常の宇宙線とは異なり、超新星や中性子星などの極端な環境で加速される原子核であるこれらの珍しい粒子は、はるかに多くのエネルギーを運び、その起源はこれまで不明だった。
ノルウェー科学技術大学（NTNU）のチームは、王立天文学会月報に掲載された研究で新たな説明を提供している。主任著者のドメニク・エールトはNTNU物理学科の博士課程研究員で、副教授のフォテイニ・オイコノモウとパリ・シテ大学のポスドク研究員エンリコ・ペレッティとともに、宇宙粒子物理学に焦点を当てている。
「この高エネルギー放射は超大質量ブラックホールからの風によって生み出されていると疑っています」とオイコノモウ氏は語った。
活動的な超大質量ブラックホールは、銀河系の中心にある休眠中のいて座A*とは異なり、年に数個の太陽に相当する物質を消費する。この物質の一部は、光速の半分までの速度で流出を形成し、およそ10年前から知られているように、ガスを散らし星の誕生を止めることで銀河形成に影響を与える。
「物質のわずかな部分がブラックホールの力によって引き込まれる前に押し出されることがあります。その結果、これらの超大質量ブラックホールの約半数が、光速の半分までの速度で宇宙を移動する風を生み出します」とペレッティ氏は説明した。
研究者たちは、これらの風が陽子や原子核を10^20電子ボルトまで加速すると提案している。これは、セリーナ・ウィリアムズが時速200kmでサーブするテニスボールのエネルギー、または大型ハドロン衝突型加速器の粒子の10億倍に相当する。
「これらの強力な風が超高エネルギー放射を生む粒子を加速する可能性があります」とエールト氏は述べた。
以前のアイデアではガンマ線バースト、星爆発銀河、またはプラズマ流出が指摘されていたが、いずれも決定的な証拠はなかった。NTNUのモデルは特定のエネルギー範囲での粒子の化学組成と一致し、ニュートリノ実験でテスト可能だ。
「私たちの答えは慎重な『かもしれない』です」とオイコノモウ氏は指摘した。「これらの風に関連する条件が粒子加速と特に良く一致することを見つけました。しかし、それが具体的にこれらの風であることを証明することはまだできません。」
これらの線は大気による破壊のため地球に脅威を与えないが、宇宙旅行の放射線リスクを強調する。ただし、宇宙飛行士の主な懸念は低エネルギー太陽放射である。