Чёрная дыра в центре Млечного Пути может быть гигантским ускорителем частиц до петаэлектронвольтных энергий

Сверхмассивная чёрная дыра Стрелец A* в центре Млечного Пути может ускорять частицы до энергий порядка петаэлектронвольт, превращаясь в один из самых мощных природных ускорителей в нашей Галактике. К такому выводу пришли исследователи, изучив процессы, которые могут происходить вблизи вращающейся чёрной дыры.

Учёные исследовали механизм Пенроуза — процесс извлечения энергии из вращения чёрной дыры, который может происходить в области за пределами горизонта событий, известной как эргосфера. Согласно расчётам, взаимодействие магнитных полей, плазмы и вращения Стрельца A* способно создавать условия для ускорения протонов до энергий порядка 1 петаэлектронвольта, или 10¹⁵ электронвольт.

Механизм работает благодаря тому, что вращающаяся чёрная дыра передаёт часть своей энергии окружающей плазме. Вблизи области, где магнитные поля становятся чрезвычайно сильными, заряженные частицы могут получать дополнительное ускорение и выходить из центральной области Галактики с огромными энергиями.

Авторы работы также рассчитали последствия таких процессов. Ускоренные протоны при столкновениях с газом в центральной области Млечного Пути могут создавать вторичные частицы, включая нейтрино и гамма-кванты. Эти сигналы позволяют проверить, действительно ли Стрелец A* является источником частиц сверхвысокой энергии.

Особый интерес представляет связь с проблемой происхождения галактических космических лучей. На протяжении десятилетий учёные считали основными источниками таких частиц остатки взрывов сверхновых, однако наблюдения показывают, что некоторые области нашей Галактики требуют дополнительных механизмов ускорения.

Центральная область Млечного Пути уже демонстрирует признаки существования мощных источников высокоэнергетического излучения. Если будущие наблюдения гамма-телескопов и нейтринных обсерваторий подтвердят расчёты, Стрелец A* может оказаться одним из самых мощных природных ускорителей частиц в Млечном Пути, способным разгонять протоны до энергий порядка петаэлектронвольта.

Проверить эту гипотезу смогут новые данные от наземных гамма-обсерваторий, включая проекты следующего поколения, а также более чувствительные детекторы космических нейтрино. Они позволят определить, действительно ли процессы возле сверхмассивной чёрной дыры способны объяснить часть наблюдаемого потока самых энергичных частиц.