Черные дыры можно использовать в качестве суперколлайдеров частиц

Некоторые черные дыры, расположенные в центрах галактик, не только вращаются с огромной скоростью, но и порождают потоки частиц, сопоставимые по энергетике с крупнейшими ускорителями, созданными человечеством. Новое исследование, проведенное учеными Оксфордского университета, указывает на то, что вблизи горизонта событий этих объектов происходят взаимодействия, напоминающие эксперименты в установках наподобие Большого адронного коллайдера, но на куда более масштабном уровне.

По мнению исследователей, эти космические феномены можно рассматривать как естественные лаборатории, где происходят столкновения частиц, способные привести к открытию новых физических явлений. В ходе наблюдений удалось зафиксировать рентгеновское излучение, исходящее от вещества, приближающегося к черной дыре. Это подтверждает, что энергетические процессы, разворачивающиеся вблизи этих объектов, имеют сходство с теми, что происходят в лабораторных условиях.

Астрофизик Джозеф Силк отметил, что, несмотря на усилия, современные ускорители пока не дали прямых свидетельств существования частиц темной материи. Однако он подчеркнул, что сама природа уже может демонстрировать те процессы, к которым стремятся ученые, и сверхмассивные черные дыры, возможно, выполняют функцию некого космического аналога коллайдера, генерируя столкновения с энергией, недостижимой на Земле.

В результате гравитационного притяжения черных дыр, частицы, падающие в их направлении, разгоняются до предельных скоростей. В зоне притяжения, вблизи горизонта событий, возможны столкновения с поистине колоссальной энергией. Некоторые из этих частиц, обладая необходимым импульсом, покидают пределы черной дыры, перенося с собой энергию, превышающую даже ту, что фиксируется в крупнейших наземных установках.

По расчетам ученых, газ, втягиваемый в черную дыру, может участвовать в высокоэнергетических взаимодействиях, которые ранее считались невозможными в естественных условиях. Эти процессы во многом напоминают ускорение частиц с помощью магнитных полей в кольцевых туннелях лабораторных коллайдеров.

Силк полагает, что если черные дыры способны порождать неведомые ранее частицы в результате таких столкновений, они могут быть зафиксированы на Земле в виде высокоэнергетических сигналов. Такие данные могли бы указать на существование нового уровня физической реальности и даже приблизить науку к разгадке природы темной материи.

Хотя значительная часть частиц, попавших в гравитационную ловушку, исчезает в недрах черной дыры, другим удается вырваться наружу. И именно эти ускользающие фрагменты, обладающие предельной энергией, представляют для исследователей наибольший интерес. Считается, что мощность их излучения может не уступать, а порой и превосходить ту, которую способны обеспечить современные ускорители на Земле.