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周一，科学家们分享了关于宇宙最大的一个谜团的新理论，为一个宇宙问题提供了一个简单的答案：超高能宇宙射线，高能中微子和伽马射线的来源是什么？到达地球？
几十年来，物理学家们一直试图解决这三种粒子 - 它们产生的能量比我们在地球上产生的能量高出数百万倍的能量 - 如何到达我们这个星球的宇宙之谜。
去年，使用阿根廷皮埃尔奥格天文台的科学家得出结论，这些宇宙光束并非来自我们的星系，但没有提出任何关于它们起源的具体想法。
现在可能都在改变。在该杂志周一发表的一篇论文中 自然物理学 一对物理学家提出超大质量黑洞喷射 - 从光速附近的黑洞中喷出的物质 - 产生了所有这三种极端粒子：
- 超高能宇宙射线
- PeV中微子
- 各向同性亚TeV伽马射线
一个显着的巧合
宾夕法尼亚州立大学物理学，天文学和天体物理学助理教授Kohta Murase和马里兰大学博士后研究员柯芳合作开发了这种新模型，该模型依赖于这些高能宇宙粒子具有可比能量的显着巧合。发电率。
“我们的模型显示了一种方法，可以理解为什么这三种类型的宇宙信使粒子具有惊人相似的功率输入到宇宙中，尽管事实上它们被基于太空和地面的探测器观测到超过十个数量级。个体粒子能量，“Murase在一份声明中说。这三个粒子的相似强度使得Murase和Fang想知道它们之间是否存在物理关系。
“新模型表明，非常高能量的中微子和高能γ射线是通过粒子碰撞自然产生的宇宙射线的子粒子，因此可以继承其母粒子的可比能量预算，”Murase说。 “这表明三个宇宙信使的类似能量可能不仅仅是巧合。”
出生于黑洞喷气机
事实上，不仅Murase和Fang认为这不是巧合，他们说这些粒子都有一个共同的起源：黑洞喷气机。
“在我们的模型中，由强大的活动星系核射流加速的宇宙射线通过射流末端经常发现的无线电波瓣逃逸，”第一作者方说。随着射线离开射流，Murase和Fang写道，Murase描述的粒子碰撞产生了非常高能量的中微子和高能伽马射线。
这项研究只是向更好地理解黑洞所谓的“多信使”发射（宇宙事件中产生的无数信号）迈出的一小步，但是Murase和Fang希望他们能够对原点有所了解。 - 通过阐明这三种粒子之间的关系来预测宇宙辐射。
抽象： 超高能宇宙射线（UHECRs）的起源是一个半世纪的谜。巧妙的巧合加深了这个谜团：超过10个数量级的能量，UHECR，PeV中微子和各向同性亚TeVγ射线的能量产生率是可比的，这暗示了一个统一的大图。在这里，我们报告星系聚集体中强大的黑洞喷射可以为所有这些现象提供共同的起源。一旦被射流加速，限制在无线电波瓣中的低能宇宙射线就会被绝热冷却;离开光源的高能宇宙射线与磁化的团簇环境相互作用，产生中微子和γ射线;最高能量的粒子从主星团逃逸，并有助于观察到超过100 PeV的宇宙射线。该模型与观察到的UHECR的光谱，成分和各向同性一致，并且还解释了IceCube中微子和费米γ射线背景的非blazar成分，假设团簇中的黑洞喷射具有合理的能量输出。