Во Вселенной есть не только удивительные астрономические объекты, но и, возможно, гигантские лаборатории, способные проводить эксперименты, превышающие возможности земных технологий. Сверхмассивные черные дыры, расположенные в центрах галактик, стали объектом пристального внимания физиков и астрофизиков. По последним теоретическим моделям и наблюдениям, эти объекты не просто поглощают материю, а при определенных условиях действуют как космические ускорители частиц — своеобразные природные суперколлайдеры.
Когда частицы, например протоны, попадают в аккреционный диск черной дыры и начинают ускоряться за счет мощных гравитационных и магнитных полей, они могут достигать скоростей, близких к скорости света. Если эти частицы сталкиваются недалеко от горизонта событий, их энергия достигает поразительных значений, возможно, превосходящих энергию, создаваемую даже в таких установках, как Большой адронный коллайдер.
Появление рентгеновских фотонов от подобных столкновений — прямое подтверждение того, что высокоэнергетическая физика может быть активно «тестируема» в природе. Некоторые из этих частиц захватываются черной дырой и исчезают навсегда, другие же, обладая достаточной энергией, вырываются наружу. Эти вырвавшиеся частицы перезаряжаются до столь высоких энергий, что их можно сравнить с выстрелом по шкале планковских величин — краеугольных камней современной физики.
Профессор Джозеф Силк и его коллеги считают, что анализ этих естественных ускорений частиц может открыть путь к поиску новых форм материи. Темная материя, которую до сих пор не удалось обнаружить ни в одном земном эксперименте, может проявить себя именно в результате подобных космических событий. Если пучки частиц с «аномальной» сигнатурой будут зафиксированы на Земле, это может стать доказательством существования новых элементарных частиц или даже новых взаимодействий.
Особенность этих космических коллайдеров заключается в масштабах: энергии, которые они достигают, потенциально в миллионы раз превышают возможности наземных установок. Такие черные дыры могут функционировать как естественные тестовые стенды для экстремальных моделей квантовой гравитации, релятивистской динамики и гипотетических взаимодействий за пределами Стандартной модели.
В будущем, анализ сигналов от далеких сверхмассивных черных дыр — особенно от активных ядер галактик и квазаров — может стать основным методом пассивного «экспериментирования» во Вселенной. Ученые смогут расшифровывать, какие частицы были созданы, как они вели себя при колоссальных температурах и давлениях, и, возможно, даже получить косвенные доказательства существования давно предсказанных, но пока не найденных частиц.
Черные дыры, как оказывается, — это не только гравитационные ловушки, но и потенциальные ключи к разгадке самых фундаментальных вопросов физики: от природы массы до состава тёмной Вселенной.
А затем «Добавить на главный экран».