Evren, X-ışınları, gama ışınları ve nötrinolar gibi enerjik parçacıklarla doludur. Bununla birlikte yüksek enerjili kozmik parçacıkların çoğunun kökeni açıklanamamıştır.
Uluslararası bir gökbilimci ekibi bunları açıklayan bir senaryo önerdi: düşük aktiviteye sahip karadelikler yüksek enerjili kozmik parçacıkların fabrikaları olabilir.
Gama ışınları görünür ışıktan daha enerjik fotonlardır. Uzay uyduları megaelektron volttan gigaelektron volta kadar farklı enerjili kozmik gama ışınları tespit etti.
Nötrinolar kütlesi neredeyse sıfır olan atom altı parçacıklardır. Sıradan madde ile ender etkileşime girerler. IceCube Nötrino Gözlemevindeki araştırmacılar ayrıca yüksek enerjili kozmik nötrinoları da ölçtüler.
Hem gama ışınları hem de nötrinolar evrendeki güçlü kozmik ışın hızlandırıcıları veya yoğun ortamlar tarafından oluşturulmalıdır. Ancak kökenleri bilinmemektedir. Özellikle güçlü jetleri olan aktif süper kütleli karadeliklerin yüksek enerjili gama ışınlar ile nötrinolar yaydığı düşünülmektedir. Bununla birlikte son çalışmalar gözlemlenen gama ışınları ve nötrinoların bununla açıklanamadığını, başka kaynakların da olması gerektiğini ortaya koymuştur.
Yeni model sadece aktif karadeliklerin değil aynı zamanda aktif olmayan “yumuşak” olanların da bu tür ışınları yayması gerektiğini gösterdi.
Tüm gökadaların merkezlerinde süper kütleli karadelik olduğu düşünülmektedir. Madde bir karadeliğe yakalandığında büyük miktarda kütle çekim enerjisi açığa çıkar. Bu sırada gaz ısınarak yüksek sıcaklıkta plazmaya dönüşür. Karadelik çevresini saran gazın sıcaklığı on milyarlarca santigrat dereceye kadar ulaşabilir ve plazma megaelektron volt aralığında gama ışını üretebilir.
Bu tür yumuşak karadelikler evrende sayısız miktarda çoktur. Araştırma ekibi bu tip süper kütleli karadeliklerden elde edilen gama ışınlarının megaelektron volt aralığında gözlenen gama ışınlarına önemli ölçüde katkı sağlayacağını belirledi.
Plazmada protonlar, insan yapımı en büyük parçacık hızlandırıcı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı ile elde edilenden yaklaşık 10,000 kat daha yüksek enerjilere hızlanabilir. Hızlandırılmış protonlar kozmik nötrino verilerinin daha yüksek enerjili kısmını açıklayabilen madde ve ışınım ile etkileşim yoluyla yüksek enerjili nötrinolar üretir. Bu da önceki araştırmalarda ifade edildiği gibi aktif karadeliklere uygulanabilir. Hem aktif hem de aktif olmayan galaktik çekirdeklerde bulunan süper kütleli karadelikler geniş bir enerji aralığında gözlenen IceCube nötrinolarının büyük kısmını açıklayabilir.
Gelecekte yapılacak gözlem programları kozmik yüksek enerjili parçacıkların kökenini belirlemek için önemlidir. Önerilen senaryoya göre nötrino kaynakları megaelektron volt mertebesinde gama ışını üretir. Mevcut gama ışını detektörlerinin çoğu bunları tespit edecek şekilde ayarlanmamıştır; ancak gelecekteki gama ışını deneyleri, yeni nesil nötrino deneyleri bu tür sinyalleri saptayabilecektir.
Makale adresi: http://dx.doi.org/10.1038/s41467-021-25111-7
