Kozmičko zračenje možda nastaje oko crnih rupa

Visokoenergetske čestice koje neprekidno dolaze iz svemira, poznate kao kozmičko zračenje, već desetljećima predstavljaju jednu od najvećih zagonetki astrofizike. Njihovo podrijetlo bilo je nejasno, no novo istraživanje norveških znanstvenika upućuje na jednu lokaciju koja bi mogla imati ključnu ulogu: područje oko supermasivnih crnih rupa.

Za razliku od običnog zračenja, ovo se sastoji od subatomskih čestica — uglavnom protona i atomskih jezgri — koje putuju gotovo brzinom svjetlosti. Neke od njih nose toliko energije da premašuju sve što je dosad proizvedeno u laboratorijima na Zemlji. Upravo ta snaga navela je znanstvenike na sumnju da izvor mora biti ekstremno energetski događaj.

“Postoji mogućnost da ovako snažno zračenje nastaje u okolini aktivnih crnih rupa koje izbacuju tvar u svemir,” kaže Foteini Oikonomou, astrofizičarka sa Sveučilišta u Trondheimu.

❤️ Podrži nas

Materija koja ne završi u crnoj rupi

U mnogim galaksijama, crne rupe neprestano privlače okolnu tvar. No zanimljivo je da dio te tvari ne biva progutan — umjesto toga, ogroman pritisak i magnetske sile izbacuju je natrag u prostor, brzinama koje mogu doseći polovicu brzine svjetlosti. Taj proces proizvodi snažne tokove materije koji se mogu širiti na međugalaktičkim udaljenostima.

Ti tokovi, poznati i kao relativistički izbačaji, otkriveni su tek prije desetak godina. Već tada se sumnjalo da bi mogli imati velik utjecaj na evoluciju galaksija jer ometaju stvaranje novih zvijezda. No novo istraživanje sada ide korak dalje i predlaže da bi ti tokovi mogli biti i izvor najenergičnijih kozmičkih čestica u svemiru.

“Naš model pokazuje da se čestice mogu ubrzati do ekstremnih energija upravo unutar tih tokova,” kaže Domenik Ehlert, voditelj istraživanja.

Energija koja nadmašuje i CERN

Riječ je o česticama koje dosežu energiju i do 10²⁰ elektronvolti. Za usporedbu, sudari u Velikom hadronskom sudaraču u CERN-u proizvode čestice oko milijun puta manje energije. U teoriji, količina energije u jednoj takvoj čestici mogla bi tenisku lopticu ubrzati do 200 kilometara na sat.

Unatoč svojoj snazi, kozmičko zračenje ne predstavlja prijetnju za život na Zemlji. Atmosfera djeluje kao učinkoviti štit koji ih uništava prije nego što mogu doprijeti do tla ili putničkih zrakoplova. Ipak, postoji jedna skupina ljudi za koju su ove čestice relevantne — astronauti.

“Za astronaute, kozmičko zračenje je vrlo ozbiljan problem,” naglašava Oikonomou.

Iako je glavni izvor opasnosti sunčeva radijacija, posebno tijekom solarnih oluja, visokoenergetske čestice iz dubokog svemira predstavljaju dodatni rizik. Srećom, one su iznimno rijetke, pa je vjerojatnost da pogode ljudsko tijelo gotovo zanemariva.

Otvorena pitanja ostaju

Ranije su znanstvenici pokušavali povezati kozmičko zračenje s eksplozijama supernova, gama-zračenjem ili galaksijama u kojima se naglo stvara velik broj zvijezda. Sve su te teorije imale određene nedostatke. Model norveških znanstvenika sada nudi uvjerljivo alternativno objašnjenje, ali i dalje postoje nepoznanice.

Jedan od problema je kemijski sastav čestica u određenim energetskim područjima. Trenutni model ne može u potpunosti objasniti njihovu strukturu, što upućuje na to da još nešto nedostaje u jednadžbi.

“U planu su dodatni testovi s pomoću neutrina,” kaže Oikonomou. “U sljedećim godinama nadamo se suradnji s astronomima koji se bave neutrinima, kako bismo potvrdili ovu hipotezu.”