Астрономы нашли гигантский «межгалактический адронный коллайдер»

На расстоянии двух миллиардов световых лет от нас два галактических кластера сливаются в межгалактическом коллапсе. По крайней мере одна из находящихся здесь сверхмассивных черных дыр создает мощнейший электромагнитный тоннель. Этот тоннель разгоняет находящийся здесь газ до невероятных скоростей, фактически превращаясь в межгалактический аналог адронного коллайдера — ускоритель частиц, «выплевывающий» одно из самых высокозаряженных излучений во Вселенной.

На изображении выше показана пара различных процессов, происходящих одновременно и как результат создающих «межгалактическую базуку». Синим цветом показано рентгеновское излучение, создаваемое сталкивающимися галактическими кластерами (одними из самых больших космических структур во Вселенной) и снятое орбитальной космической рентгеновской обсерваторией NASA «Чандра». Каждый такой кластер в квадриллион раз тяжелее нашего Солнца. Более тусклое синее свечение показывает, что газ заполняет каждый из этих двух кластеров. В одном из них в результате столкновения создаются ударные волны, которые воздействуют на частицы, находящиеся в другом кластере, заставляя их двигаться со скоростью света.

Красным отмечено излучение радиоволн, которые уловил GMRT в Индии — крупнейший в мире радиотелескоп, работающий в метровом диапазоне. Это излучение создается черными дырами (указаны яркими розовыми пузырями), находящимися в центрах галактик. Самое интересное происходит, когда черные дыры и горячий газ начинают взаимодействовать. Астрономы уже знают, что сверхмассивные черные дыры могут ускорять частицы внутри облаков газа, которые их окружают. Однако когда эти ускоренные частицы встречаются с ударной волной, им придается дополнительное ускорение. Снимком этого процесса ученые поделились на 229 встрече Американского астрономического сообщества, проходившей недавно в Техасе, а затем опубликовали свои наблюдения в журнале Nature Astronomy.

«Это первый раз, когда мы стали свидетелями такого двойного ускорения. Сперва с помощью сверхмассивной черной дыры, а затем еще и ударной волной», — комментирует Рейнуа ван Виирен, астрофизик Гарвардского университета и главный автор исследования.

Наличие такого гигантского межгалактического ускорителя частиц может означать, что в космосе могут создаваться и ранее невиданные частицы. Создаваться примерно таким же образом, как их, с использованием физики высоких энергий и крупнейшего на Земле ускорителя элементарных частиц (Большого адронного коллайдера), создают сами ученые. БАК, например, сейчас используется для наблюдения за бозоном Хиггса.

«Потенциально подобные космические ускорители могут достигать энергий гораздо более высокого порядка, по сравнению с нашим БАКом. Возможно, даже в миллионы раз большего», — продолжает ван Виирен.

У ученых нет (и, возможно, никогда не будет) инструментов для наблюдения за тонкой спецификой того, что может происходить в космосе на расстоянии 2 миллиардов световых лет, однако ван Виирен убежден и очень рад тому, какие исследования таких вот гигантских ускорителей частиц астрономам уже скоро позволят проводить новые технологии.

«Это реально круто. Так как мы пока не способны создавать такие уровни энергии на Земле. Возможно, в будущем мы сможем научиться ускорять частицы еще быстрее, чем это делает нынешний БАК, но не сейчас», — подытожил ван Виирен.