Abbiamo visto il tempo accelerare e rallentare sulla Terra (come previsto da Einstein)
Sommario:
Gli scienziati di lunedì hanno condiviso una nuova teoria su uno dei più grandi misteri dell'universo, offrendo una risposta semplice a una domanda cosmica: qual è la fonte di raggi cosmici ad altissima energia, neutrini ad alta energia e raggi gamma che percorrono milioni di anni luce fino a raggiungere la Terra?
Per decenni, i fisici hanno cercato di risolvere il mistero cosmico di come questi tre tipi di particelle - che producono milioni di volte più energia di quella che potremmo mai produrre sulla Terra - arrivino sul nostro pianeta.
L'anno scorso, gli scienziati che hanno utilizzato l'Osservatorio Pierre Auger in Argentina hanno concluso che questi raggi cosmici non provengono dalla nostra galassia, ma non hanno proposto idee specifiche su dove sono originati.
Tutto ciò potrebbe cambiare adesso. In un articolo pubblicato lunedì sulla rivista Fisica della natura, una coppia di fisici propone che i getti supermassicci dei buchi neri - materia che viene espulsa da un buco nero alla velocità prossima alla luce - hanno dato vita a tutte e tre queste particelle estreme:
- Raggi cosmici ad altissima energia
- Neutrini PeV
- Raggi gamma isotropici sub-TeV
Una notevole coincidenza
Kohta Murase, assistente professore di fisica, astronomia e astrofisica alla Penn State University, e ricercatore postdottorato dell'Università del Maryland Ke Fang ha collaborato allo sviluppo di questo nuovo modello, che si basa sulla straordinaria coincidenza che queste particelle cosmiche ad alta energia hanno tutte un'energia comparabile tassi di generazione.
"Il nostro modello mostra un modo per capire perché questi tre tipi di particelle di messaggeri cosmici hanno una quantità sorprendentemente simile di energia immessa nell'universo, nonostante il fatto che siano osservati da rilevatori spaziali e terrestri di oltre dieci ordini di grandezza in energia particellare individuale ", ha detto Murase in una dichiarazione. Le intensità simili delle tre particelle hanno portato Murase e Fang a chiedersi se tra loro ci sia una relazione fisica.
"Il nuovo modello suggerisce che neutrini ad altissima energia e raggi gamma ad alta energia sono prodotti naturalmente attraverso collisioni di particelle come particelle figlia di raggi cosmici, e quindi possono ereditare il bilancio di energia paragonabile delle loro particelle genitore", ha detto Murase. "Dimostra che l'energia simile dei tre messaggeri cosmici potrebbe non essere una semplice coincidenza."
Nato da Black Hole Jets
In effetti, Murase e Fang non solo sostengono che non è una coincidenza, dicono che queste particelle condividono tutte un'origine comune: i buchi del buco nero.
"Nel nostro modello, i raggi cosmici accelerati da potenti getti di nuclei galattici attivi sfuggono attraverso i lobi radio che si trovano spesso alla fine dei getti", dice il primo autore Fang. Mentre i raggi lasciano il getto, Murase e Fang scrivono, le collisioni di particelle descritte da Murase producono neutrini ad alta energia e raggi gamma ad alta energia.
Questa ricerca è solo un piccolo passo verso una migliore comprensione della cosiddetta emissione "multi-messenger" dai buchi neri (la miriade di segnali prodotti in eventi cosmici), ma Murase e Fang sperano di poter gettare nuova luce sull'origine - e il destino - delle radiazioni cosmiche illuminando la relazione tra queste tre particelle.
Astratto: L'origine dei raggi cosmici ad altissima energia (UHECRs) è un enigma vecchio di mezzo secolo. Il mistero è stato approfondito da una curiosa coincidenza: oltre dieci ordini di grandezza in energia, i tassi di generazione di energia degli UHECR, dei neutrini di PeV e dei raggi isotropici sub-TeV sono paragonabili, il che suggerisce un grande quadro unificato. Qui riportiamo che potenti getti buco nero in aggregati di galassie possono fornire l'origine comune per tutti questi fenomeni. Una volta accelerati da un getto, i raggi cosmici a bassa energia confinati nel lobo radio sono raffreddati adiabaticamente; i raggi cosmici ad alta energia che lasciano la sorgente interagire con l'ambiente a grappolo magnetizzato e producono neutrini e raggi γ; le particelle di energia più alta sfuggono dal cluster ospite e contribuiscono ai raggi cosmici osservati superiori a 100 PeV. Il modello è coerente con lo spettro, la composizione e l'isotropia degli UHECR osservati, e spiega anche i neutrini IceCube e il componente non-blazar dello sfondo dei raggi γ di Fermi, ipotizzando un'erogazione di energia ragionevole dai getti del buco nero nei cluster.
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