Çin Elmlər Akademiyası tərəfindən

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmiş , Robert Eqan tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriLHAASO təcrübəsi. Kredit: LHAASO Əməkdaşlıq

Noyabrın 16-da Böyük Yüksək Hündürlükdə Hava Duşları Rəsədxanası (LHAASO) tərəfindən açıqlanan əlamətdar nəticələr kosmik şüaların enerji spektri ilə bağlı onilliklər ərzində mövcud olan sirri həll etdi – bu, kosmik şüaların 3 PeV-dən yuxarı kəskin azalmasını göstərir və ona qeyri-adi dizə bənzər forma verir.

Təxminən 70 il əvvəl kəşf edildiyi vaxtdan bəri “dizin” səbəbi qeyri-müəyyən olaraq qalır. Alimlər bunun kosmik şüaların astrofiziki mənbələrinin sürətlənmə həddi ilə əlaqəli olduğunu və kosmik şüaların enerji spektrinin bir güc qanunu paylanmasından digərinə keçidini əks etdirdiyini fərz etdilər.

İndi isə, müvafiq olaraq, National Science Review və Science Bulletin- də dərc edilmiş iki son tədqiqat göstərir ki, qara dəlik sisteminin yığılması ilə idarə olunan mikro-kvazarlar Süd Yolunda güclü hissəcik sürətləndiriciləridir və “dizin” ehtimal mənbəyidir. Tədqiqatlar həmçinin qara dəlik sistemlərinin ekstremal fiziki prosesləri haqqında anlayışımızı inkişaf etdirir.

Tədqiqat Çin Elmlər Akademiyasının (CAS) Yüksək Enerji Fizikası İnstitutu, Nankin Universiteti, CAS Çin Elm və Texnologiya Universiteti, Roma La Sapienza Universiteti və digər qurumların tədqiqatçıları tərəfindən aparılıb.

Kosmik sürətləndiricilər kimi müəyyən edilmiş mikro kvazarlar

Kainatın ən müəmmalı obyektlərindən biri olan qara dəliklər ikili sistemlərdə yoldaş ulduzlardan material toplayan zaman relativistik reaktivlər yaradır və “mikrokvazarlar” əmələ gətirir. Bu araşdırmada LHAASO sistematik olaraq ilk dəfə beş mikrokvazardan ultra yüksək enerjili qamma şüalarını aşkar etdi: SS 433, V4641 Sgr, GRS 1915+105, MAXI J1820+070 və Cygnus X-1.

Xüsusilə, SS 433-dən gələn ultra yüksək enerjili radiasiyanın nəhəng atom buludu ilə üst-üstə düşdüyü aşkar edildi və bu, yüksək enerjili protonların qara dəlik tərəfindən sürətləndirildiyini və ətrafdakı maddə ilə toqquşduğunu göstərir.

Bu sistemdəki proton enerjisi 1 PeV-i keçdi, ümumi güc çıxışı saniyədə təxminən 10 ³² joul idi ki, bu da dörd trilyon ən güclü hidrogen bombasının saniyədə buraxdığı enerjiyə bərabərdir. V4641 Sgr-dan gələn qamma-şüa enerjisinin 0,8 PeV-ə çatması, onu başqa bir “super PeV hissəcik sürətləndiricisi” halına gətirdi, halbuki bu qamma şüalarını yaradan ana hissəciklərin enerjisi 10 PeV-dən çox idi.

Bu nəticələr sübut edir ki, mikro-kvazarlar Süd Yolunda uzun müddətdir davam edən bir problemi həll edən mühüm PeV hissəcik sürətləndiriciləridir: Fövqəlnova qalıqları tarixən kosmik şüa mənbələri kimi tanınsa da, həm müşahidə, həm də nəzəri tədqiqatlar göstərdi ki, onlar kosmik şüaları “dizin” enerjilərinə qədər sürətləndirə bilməzlər.

Kosmik şüa spektrlərinin ölçülməsində çətinliklər

Bu fenomeni tam başa düşmək üçün müxtəlif kosmik şüa növlərinin enerji spektrlərinin dəqiq ölçülməsi, o cümlədən onların müvafiq “dizləri” vacibdir. İlk addım ən yüngül nüvələrin – protonların enerji spektrini ölçməkdir. Bununla belə, “diz” bölgəsindəki kosmik şüalar seyrəkdir və peyk detektorlarının qəbulu məhduddur, bu da aşkarlamağı ot tayasında iynə tapmağa bənzədir.

Kosmik şüa hissəciklərinin yerdən dolayı ölçmələrində atmosfer müdaxiləsindən qaçmaq mümkün deyil. Bu, protonları digər nüvələrdən ayırmağı çətinləşdirir. Uzun müddət bu ölçmə qeyri-mümkün hesab olunurdu.

Bu tədqiqatda dünyada aparıcı yerüstü kosmik şüa müşahidə avadanlığından istifadə edərək, LHAASO çox parametrli ölçmə üsullarını işləyib hazırladı və yüksək təmizlikli protonların böyük statistik nümunəsini seçdi ki, bu da onların enerji spektrinin dəqiq ölçülməsinə imkan verir, peyk təcrübələri ilə müqayisə olunan dəqiqliklə. Bu ölçmə tamamilə gözlənilməz bir enerji spektri strukturunu ortaya qoydu və güc qanunu spektrləri arasında sadə keçid əvəzinə yeni bir “yüksək enerji komponenti”ni açıq şəkildə nümayiş etdirdi.

Çoxlu sürətləndiricilər kosmik şüaların mənşəyini formalaşdırır

LHAASO-nun yeni tapıntıları, kosmosda AMS-02 təcrübəsi ilə ölçülən aşağı enerji komponenti və kosmosda Qara Maddə Hissəcik Tədqiqatçısı (DAMPE) təcrübəsi ilə ölçülən ara enerji komponenti ilə birlikdə, Süd Yolu daxilində çoxlu sürətləndiricilərin mövcudluğunu ortaya qoydu, hər biri özünəməxsus enerji diapazonu qabiliyyətinə və sürətləndirici qabiliyyətinə malikdir. “Diz” yüksək enerjili komponentin yaranmasına cavabdeh olan mənbələrin sürətlənmə həddini ifadə edir.

Proton enerji spektrinin mürəkkəb strukturu onu göstərir ki, PeV enerji diapazonunda kosmik şüa protonları ilk növbədə fövqəlnova qalıqlarından əhəmiyyətli dərəcədə yüksək sürətlənmə həddi olan mikrokvazarlar kimi “yeni mənbələrdən” yaranır. Bu, onlara “dizdən” artıq olan yüksək enerjili kosmik şüalar yaratmağa imkan verir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Sıçrayışlar qara dəlikləri kosmik şüalarla əlaqələndirir

Bu iki kəşf bir-birini dəstəkləyir, hərtərəfli elmi mənzərə təqdim edir. Bu, təkcə “diz” mənşəyinin çoxdankı sirrinin həllində əhəmiyyətli irəliləyişə işarə etmir, həm də kosmik şüaların mənşəyində qara dəliklərin rolunu anlamaq üçün mühüm müşahidə sübutları təqdim edir.

LHAASO-nun hibrid detektor massivinin dizaynı ultra yüksək enerjili qamma şüaları vasitəsilə kosmik şüa mənbələrini aşkarlamağa imkan verir, eyni zamanda günəş sisteminin yaxınlığında kosmik şüa hissəciklərinin dəqiq ölçülməsinə imkan verir. Bu yanaşma PeV enerjilərində mənbələrin sürətləndirmə imkanları və onların kosmik şüalara töhfə verdiyi spektral xüsusiyyətlər haqqında anlayışlar təklif edir . İlk dəfə olaraq, “diz” strukturu müşahidə üsulu ilə astrofiziki mənbənin spesifik növü ilə – qara dəliyin reaktiv sistemi ilə əlaqələndirilmişdir.

Çin alimləri tərəfindən layihələndirilən, inşa edilən və idarə olunan LHAASO, həm qamma şüalarının astronomik kəşfiyyatında, həm də kosmik şüaların dəqiq ölçülməsində həssaslığına görə yüksək enerjili kosmik şüa tədqiqatlarında liderlik etmişdir. O, qlobal təsirə malik olan bir sıra kəşflərə nail olub və bununla da kainatdakı ekstremal fiziki proseslər haqqında biliklərimizə töhfə verib.

Ətraflı məlumat: Elm bülleteni (2025). DOI: 10.1016/j.scib.2025.10.048

Zhen Cao və digərləri, Qara dəlik reaktiv sistemləri ilə əlaqəli ultra yüksək enerjili qamma-şüa emissiyası, Milli Elm İcmalı (2025). DOI: 10.1093/nsr/nwaf496 , dx.doi.org/10.1093/nsr/nwaf496

Çin Elmlər Akademiyası tərəfindən təmin edilmişdir