На расстоянии двух миллиардов световых лет от Земли происходит процесс столкновения двух огромных скоплений галактик. В результате этого столкновения черные дыры, находящиеся в центральных областях большинства галактик, начинают взаимодействовать между собой. И эти взаимодействия превратили все окружающее космическое пространство в огромный космический ускоритель частиц, разгоняющий частицы материи до высоких энергий, которые приближены к максимальному значению.
На приведенном выше изображении можно увидеть несколько процессов, приведших к образованию гигантского космического ускорителя. Синим цветом показано рентгеновское излучение сталкивающихся скоплений галактик, изображение которого было получено при помощи космической рентгеновской обсерватории Chandra. Эти скопления галактик удерживаются и притягиваются друг к другу гравитационными силами, в квадрильоны раз большими, нежели силы гравитации нашего Солнца.
Основные массы газа, заполняющего пространство обоих скоплений, движутся на околозвуковых скоростях. Столкновение скоплений и взаимодействия гравитационных сил черных дыр, оказывающихся в близости друг от друга, порождают ударные волны космического газа, которые движутся с более высокими скоростями и движение этих волн создает в пространстве скоплений массу завихрений, «водоворотов» и других образований, состоящих из уплотнений межзвездного газа.
Красная часть изображения принадлежит снимку, сделанному радиотелескопом Giant Metrewave Radio Telescope, который расположен в Индии. Этим цветом показано радиоизлучение от сверхмассивных черных дыр, располагающихся в центральных частях массивных галактик скоплений. Ученым уже давно известно, что эти черные дыры ускоряют некоторые частицы из окружающих их газовых облаков, вырывающиеся из района квазара в виде направленных потоков, джетов. И когда такие потоки сталкиваются с ударными волнами, они ускоряются еще больше, отбирая энергию у этих ударных волн.
«Это является первым разом в истории, когда нам довелось наблюдать процесс двойного ускорения потоков частиц» — рассказывает Рейноут ван Вирен (Reinout van Weeren), астрофизик из Гарварда, — «Первой ступенью этого космического ускорителя являются черные дыры, а второй — сверхзвуковые ударные волны».
Наличие в космосе такого гигантского ускорителя означает, что там могут образовываться еще неизвестные науке частицы, охота за которыми ведется на Земле при помощи Большого Адронного Коллайдера и других ускорителей. «При совпадении ряда условий такие космические ускорители могут разгонять частицы до гораздо более высоких энергий, нежели это может делать Большой Адронный Коллайдер» — рассказывает ван Вирен, — «Энергия потоков этих частиц может в миллионы раз превышать энергию частиц, которые ученым удавалось разогнать на Земле».
К сожалению, в распоряжении ученых не имеется, да и вряд ли появятся инструменты, позволяющие им наблюдать за специфическими особенностями процессов атомарного и субатомного уровня, идущими на удалении миллиардов световых лет. «Но те принципы, которые использует природа для ускорения частиц в космосе, могут быть использованы учеными для создания более мощных ускорителей» — рассказывает ван Вирен, — «Именно поэтому изучение происходящего в таких областях космоса является для нас предметом повышенного интереса».
Источник: