Астрономи виявили величезний космічний прискорювач частинок

На відстані двох мільярдів світлових років від Землі відбувається процес зіткнення двох величезних скупчень галактик. В результаті цього зіткнення чорні діри, що знаходяться в центральних областях більшості галактик, починають взаємодіяти між собою. І ці взаємодії перетворили весь навколишній космічний простір в величезний космічний прискорювач частинок, що розганяє частки матерії до високих енергій, які наближені до максимального значення.

На наведеному вище зображенні можна побачити кілька процесів, що призвели до утворення гігантського космічного прискорювача. Синім кольором показано рентгенівське випромінювання стикаються скупчень галактик, зображення якого було отримано за допомогою космічної рентгенівської обсерваторії Chandra. Ці скупчення галактик утримуються і притягуються один до одного гравітаційними силами, в квадрильйонів раз більшими, ніж сили гравітації нашого Сонця.

Основні маси газу, що заповнює простір обох скупчень, рухаються на навколозвукових швидкостях. Зіткнення скупчень і взаємодії гравітаційних сил чорних дір, що виявляються в близькості один від одного, породжують ударні хвилі космічного газу, які рухаються з більш високими швидкостями і рух цих хвиль створює в просторі скупчень масу завихрень, “вирів” та інших утворень, що складаються з ущільнень міжзоряного газу.

Червона частина зображення належить знімку, зробленому радіотелескопом Giant Metrewave Radio Telescope, який розташований в Індії. Цим кольором показано радіовипромінювання від надмасивних чорних дір, розташованих в центральних частинах масивних галактик скупчень. Вченим вже давно відомо, що ці чорні діри прискорюють деякі частинки з навколишніх їх газових хмар, що вириваються з району квазара у вигляді направлених потоків, джетів. І коли такі потоки стикаються з ударними хвилями, вони прискорюються ще більше, відбираючи енергію у цих ударних хвиль.

“Це є першим разом в історії, коли нам довелося спостерігати процес подвійного прискорення потоків частинок” – розповідає Рейноут ван Вирен (Reinout van Weeren), астрофізик з Гарварду, – “Першою сходинкою цього космічного прискорювача є чорні діри, а другий – надзвукові ударні хвилі “.

Наявність в космосі такого гігантського прискорювача означає, що там можуть утворюватися ще невідомі науці частки, полювання за якими ведеться на Землі за допомогою Великого адронного коллайдера і інших прискорювачів. “При збігу низки умов такі космічні прискорювачі можуть розганяти частинки до набагато більш високих енергій, ніж це може робити Великий Адронний Коллайдер” – розповідає ван Вирен, – “Енергія потоків цих частинок може в мільйони разів перевищувати енергію частинок, які вченим вдавалося розігнати на Землі “.

На жаль, у розпорядженні вчених немає, та й навряд чи з’являться інструменти, що дозволяють їм спостерігати за специфічними особливостями процесів атомарного і субатомного рівня, що йдуть на видаленні мільярдів світлових років. “Але ті принципи, які використовує природа для прискорення частинок в космосі, можуть бути використані вченими для створення більш потужних прискорювачів” – розповідає ван Вирен, – “Саме тому вивчення того, що відбувається в таких областях космосу є для нас предметом підвищеного інтересу”.