Crna rupa u središtu Mliječne staze mogla bi dio energije svoje rotacije predavati česticama i ubrzavati protone do energija reda petaelektronvolta. Novi teorijski model istražuje kako bi raspad neutrona u njezinoj neposrednoj okolini pokrenuo taj proces i kakav bi trag ostavio u gama zračenju i neutrinima.
Marina Cermeño i suradnici u radu dostupnom na arXivu razmatraju magnetski Penroseov proces oko objekta Sagittarius A*. Riječ je o teorijskom izračunu, a predviđene signale tek treba razlikovati od drugih izvora zračenja u galaktičkom središtu.
Energija rotacije dostupna je izvan horizonta
Horizont događaja označava granicu iz koje svjetlost više ne može pobjeći prema udaljenom promatraču. Razmjena energije opisana u modelu odvija se izvan horizonta.
U području nazvanom ergosfera rotacija snažno povlači prostorvrijeme. Penroseov proces koristi posebne uvjete u tom području: pri razdvajanju čestice dio može pasti prema crnoj rupi, a drugi dio pobjeći s više energije nego što ju je početna čestica imala. Dodatna energija dolazi iz rotacije.
Time se ne krši zakon očuvanja energije. Crna rupa predaje dio energije svoje rotacije čestici koja izlazi iz ergosfere. Magnetska inačica uključuje i djelovanje magnetskog polja na električki nabijene čestice.
Neutroni kao početak lanca
Neutron nema električni naboj, ali pri beta-raspadu nastaju proton, elektron i elektronski antineutrino. Proton i elektron potom reagiraju na magnetsko polje. Istraživači ispituju može li takav raspad u ergosferi omogućiti izlazak osobito energičnih protona.
U izračunu prate nastanak neutrona u materijalu oko crne rupe i njihove putanje. Dobiveni protoni dosežu energije reda PeV. Jedan petaelektronvolt odgovara milijun milijardi elektronvolta; to je mjerilo energije pojedine čestice, a ne ukupne snage izvora.
Prirodni izvori koji mogu ubrzati čestice do tog raspona nazivaju se PeVatronima.
Protoni koji napuste neposrednu okolinu crne rupe mogu udarati u plin bliže galaktičkom središtu. Nastali gama i neutrinski signali mogli bi se usporediti s predviđanjima modela. Problem je što isto područje sadrži i druge moguće izvore visokoenergijskog zračenja.
Autori izdvajaju buduće opservatorije SWGO i CTAO te neutrinske detektore KM3NeT/ARCA i IceCube-Gen2 kao mogućnosti provjere. Njihove procjene osjetljivosti odnose se na modele i planirane instrumente, pa ne jamče detekciju. Ključna bi bila podudarnost energetskog spektra i više vrsta signala s istim procesom: samo velik broj energičnih čestica ne bi dokazao da energiju dobivaju upravo iz rotacije crne rupe.
