Чёрные дыры-прачки разгоняют космические лучи ✎ экспресс

Оригинал: "Cosmic rays, gamma rays and neutrinos from discrete black hole X-ray binary ejecta"
arXiv:2601.07589 · 2026-01-12 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Выбросы от чёрных дыр в двойных системах могут подбрасывать частицы до энергий в миллионы раз выше, чем в Большом адронном коллайдере.

📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

Ночью по небу летят невидимые пули — космические лучи. Это ядра атомов, разогнанные до скоростей, близких к световой. Магнитные поля Галактики путают их пути, поэтому понять, где именно они родились, трудно. Главными подозреваемыми долго были остатки взорвавшихся звёзд, но для самых быстрых частиц улик не хватало.

Теперь на сцену выходят чёрные дыры в паре с обычной звездой. Когда чёрная дыра перетягивает вещество соседки, иногда она не всё проглатывает, а часть выбрасывает прочь — как прачка, выжимающая воду из белья. Такие выбросы летят сквозь космос и сгребают перед собой разреженный газ. На границе выброса и газа частицы могут разгоняться, как серфингисты на крутой волне.

В 2021 году обсерватория LHAASO в Китае поймала гамма-лучи с энергией больше 100 тераэлектронвольт от такого выброса в системе MAXI J1820+070. Это в десятки раз больше, чем способен выдать Большой адронный коллайдер.

Учёные подсчитали, что в таких «волнах» частицы могут набирать энергию до 20 миллионов тераэлектронвольт. Это примерно как если бы песчинка разогналась до энергии летящего грузовика. Вклад всех подобных выбросов в общий поток космических лучей Галактики — около одного процента, но для самых энергичных частиц он вырастает до пяти процентов.

Будущие телескопы, такие как CTAO, смогут проверить эти расчёты, ловя гамма-вспышки и нейтрино от выбросов. Если всё сойдётся, чёрные дыры-прачки окажутся важной частью космической кухни, где готовятся самые быстрые частицы во Вселенной.

Энергия одной такой частицы может быть в миллионы раз больше, чем у частиц в самом мощном земном ускорителе, но поймать её можно только косвенными методами — по вспышкам света и нейтрино.

В романе «Солярис» Станислава Лема океан планеты порождает загадочные структуры — чем-то похоже на то, как чёрная дыра выбрасывает вещество, которое потом ускоряет частицы.

E_{\max} \sim 2\times 10^{16} \mu^{-1/2} \ \text{эВ}
Максимальная энергия частиц, где μ — отношение энергии частиц к энергии магнитного поля.
Учёные
Stephen HawkingJacob BekensteinHenri PoincaréFritz ZwickyJoseph WeberRainer Weiss
Понятия
космические лучи источник космических лучей сверхвысоких энергий рентгеновское излучение релятивистские джеты нейтринный источник чёрной дыры выбросы источники нейтрино тёмная энергия излучение света нейтронной звездой ускорение галактического оттока джеты сверхновых галактические пылевые ветры радиогалактика центральный двигатель звёздный свет звёздные вспышки ускорение частиц чёрной дырой истечение звёздное излучение сверхвысокоэнергичный гамма-квант