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2025-10-01 02:15:00
銀河中心のスーパーマイのブラックホールは、放射線と速いウルトラ風を宇宙に放出します。クレジット：NASA、JPL-Caltech
ブラックホールは、高エネルギーの宇宙放射の起源を説明するのに役立ちますか？
宇宙には、この地球上で検出できる多くの形態の放射と粒子が満たされています。その中には、最も低い電波から最もエネルギッシュなガンマ線まで、電磁スペクトル全体に到達する光子があります。他の例には、理解が困難なニュートリノや宇宙線が含まれます。どちらも光の速度で空間を横切って移動します。
興味深いことに、その名前に関係なく、「宇宙線」はまったく光ではありません。この用語は歴史的な理由で妨げられていますが、実際には、それらは小さな粒子、特に原子の核であり、宇宙のどこかで並外れたエネルギーに押し込まれています。科学者は、これらの粒子がブラックホール、爆発的な星、中性子回転星など、宇宙の最も極端な配置のいくつかに由来することを長い間疑ってきました（死んだ星の一種）。
しかし、多くの場合、宇宙線は通常よりもはるかに大きいエネルギーで見つかります。これらの非常に高い粒子は、1962年に最初に特定されて以来、研究者と混乱しており、その起源は謎のままです。
ノルウェー科学技術大学（NTNU）のチームは、現在、物理学のこの永遠のパズルの解決に近づいている可能性があります。
スーパーマイのブラックホールが原因かもしれません
NTNU物理学部の教授であるFoteini Oikonomouは、このケースを処理しています。最近の記事で、彼と彼の同僚は、この非常に高いエネルギー放射について完全に新しい合理的な説明を提示しました。
主な著者は、同じ部門のPhD Domenik Ehlertの仲間の研究です。このチームには、パリシテ大学の仲間のポスドク・エンリコ・ペレッティも含まれています。彼らの作品は、宇宙の最小の粒子と宇宙の最大の現象との関係を研究する宇宙石物理学に焦点を当てています。
アルゼンチンのマランギュエにあるピエールオーガーウルトラエネルギー宇宙線天文台の一部である1,600の表面検出器の1つの前にあるEhlert DomenicとFoteini oikonomou。クレジット：NTNU
「この高エネルギー放射線は、スーパーマシ穴からの風によって生じたのではないかと疑っています」とoikonomou氏は言います。
しかし、それはどういう意味ですか？
アクティブなブラックホールは風を作ります
そのビマサクティは、あなたと私が住んでいる宇宙の環境です。私たちの太陽と太陽系は、この銀河の一部であり、少なくとも1,000億の他の星です。
「天の川の真ん中にある射手座A*と呼ばれるブラックホールがあります。このブラックホールは現在、星を消費しない穏やかな段階にあります。
これは、成長する活発なブラックホール、スーパーマイとは対照的です。
「材料のごく一部は、引っ張られる前にブラックホールの強さによって押すことができます。その結果、スーパーマシフのブラックホールの約半分は、宇宙を介して光の半分に移動する風を生み出します」とペレッティは言いました。
この巨大な風について約10年間知っています。このブラックホールからの風は、銀河に影響を与える可能性があります。たとえば、ガスを吹くことで、新しい星が形成されないようにすることができます。これは彼自身が非常に劇的ですが、oikonomouと彼の同僚は、この風が原因である可能性があることをはるかに小さく、はるかに小さく見ています。 「
この強風は、非常に高いエネルギー放射を生成する粒子を加速する可能性があります」とEhlert氏は述べています。
これを理解するには、原子について少し説明する必要があります。
大量の原子とエネルギー
原子は、陽子と中性子で構成される核で構成されています。これらの粒子はクォークで構成されていますが、今は議論する必要はありません。
1つ以上の電子は、呼ばれる雲のこの核の周りに見つけることができます。
「超高エネルギー放射線は、最大1020ボルトの電子のエネルギーを持つ陽子または核核で構成されています」とoikonomou氏は説明しました。
その数があなたにとって何も意味がない場合、この文脈では非常に大きなエネルギーであることを知っておく必要があります。
「このような粒子は、セレナ・ウィリアムズが時速200キロメートルの価格でそれを提示したときに、テニスボールと同じくらいエネルギーのエネルギーよりも小さい」とoikonomou氏は語った。
これは、スイスとフランスのハドロンコリダーベサールの研究者によって作成された粒子の約10億倍のエネルギーに従っています。
幸いなことに、この宇宙線は地球の大気によって破壊されました。彼らが地面の表面に到達すると、彼らは地球の表面に私たちに到達する他のすべての宇宙放射と同じように無害です。
「しかし、宇宙飛行士にとって、宇宙放射線は非常に深刻な問題です」とoikonomou氏は言いました。
航空会社の乗組員は、十分に高くないため、これについて心配する必要はありません。
「宇宙飛行士の主な関心事は、それがはるかに一般的であるため、私たち自身の太陽によって生成される低コストのエネルギー放射です。私たちが学ぶ光はめったに起こらないので、宇宙飛行士を通り抜けることはほとんどありません。」
他の容疑者
以前、研究者は、これらの高エネルギー粒子がガンマ線から来たのか、非常に高いレベルで新しい星を生み出した銀河から来たのか、それともスーパーマシの黒い穴からの血漿流出から来たのかを見ていました。
しかし、oikonomouと彼の同僚は他の仮説を持っています。
「他のすべての仮説は優れた推測です – それらはすべて多くのエネルギーを含むソースです。しかし、それらの1つがソースであるという証拠を提供しません。そのため、私たちはスーパーマシ穴からの風を調査することにしました」とEhlert氏は言いました。
有罪？可能
それで、私たちは本当に何を知っていますか？宇宙放射に高いエネルギー粒子を生成する風はありますか？
「私たちの答えは「たぶん」以上のものです」とoikonomouは言いました。
ドラマチックではありません。しかし、研究者がこのような質問をするとき、彼らはしばしば興奮を感じ、「はい、それは起こるかもしれない！」と考えますが、それはこの問題で起こったという意味ではありません。
「風に関連する条件は粒子加速と調和していることがわかりました。しかし、この風が高エネルギーの宇宙放射の背後にある粒子が具体的に加速することを証明することはできません」とOikonomou氏は言いました。
ただし、研究者が使用するモデルは、私たちがまだ理解していないこれらの粒子の1つの特定の側面を説明できます。特定のエネルギー範囲では、粒子には、意味のある方法で他のモデルでは説明できない化学組成があります。
「ニュートリノ実験を使用してモデルをテストすることもできます」とoikonomou氏は述べています。
ただし、それはまったく異なる記事のためのものです。
「今後数年間で、私たちは私たちの仮説をテストするためにニュートリノの天文学者と協力したいと考えています」とオイコノーは言いました。たぶん、彼らは何らかの形でより多くの証拠を見つけるでしょう。
参考文献：「アクティブな銀河の核からの超高速流出の超エネルギーの宇宙線」、ドメニック・エーラート、フォテーニ・オイコノー、エンリコ・ペレッティ、2025年3月19日、 政府天文学協会の毎月の通知。
doi：10.1093/mnras/staf457
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