Un studiu dezvăluie cum găurile negre pot fi folosite pentru coliziunea particulelor

Pe fondul reducerilor de finanțare guvernamentală care afectează decenii de cercetări, un nou studiu realizat la Universitatea Johns Hopkins (SUA) sugerează că găurile negre supermasive ar putea reprezenta alternative naturale, mai ieftine, la facilitățile costisitoare care caută materia întunecată și alte particule greu de detectat ce ar putea dezvălui secretele fundamentale ale universului.

Descoperirile ar putea complementa investițiile de miliarde de dolari și deceniile de construcție necesare pentru proiecte precum Large Hadron Collider (LHC) din Europa – cel mai mare și mai puternic accelerator de particule din lume.

„Unul dintre marile obiective ale colizoarelor de particule precum LHC este să genereze particule de materie întunecată, dar nu am observat încă nicio dovadă a acestora,” a declarat Joseph Silk, coautor al studiului și profesor de astrofizică la Universitatea Johns Hopkins și la Universitatea Oxford.

„Tocmai de aceea se discută construirea unei versiuni mult mai puternice – un supercolizor de generație următoare. Dar dacă investim 30 de miliarde de dolari și așteptăm 40 de ani să-l construim, natura ar putea să ne ofere deja o privire asupra viitorului, prin găurile negre supermasive.”

Studiul a fost publicat în Physical Review Letters.

Energii imposibil de atins pe Pământ

Colizoarele de particule accelerează protoni și alte particule subatomice aproape cu viteza luminii, provocând ciocniri ce dezvăluie structura fundamentală a materiei.

Scânteile subtile de energie și „resturile” rezultate pot indica particule necunoscute, inclusiv posibile candidate pentru materia întunecată, componentă esențială dar încă nedetectată a universului.

O gaură neagră poate avea o rotație extrem de rapidă, iar unele dintre acestea, aflate în centrul galaxiilor, eliberează explozii uriașe de plasmă. Se crede că acestea sunt alimentate de energia provenită din rotația găurii și din discul de acreție din jurul ei. Noile cercetări sugerează că aceste evenimente ar putea produce particule precum cele generate în colizoarele de particule.

„Dacă găurile negre supermasive pot genera aceste particule prin coliziuni de protoni la energii uriașe, am putea detecta pe Pământ semnale sub forma unor particule extrem de energetice care trec prin detectoarele noastre,” spune Silk, cercetător și la Institutul de Astrofizică din Paris, potrivit EurekAlert.

Particulele pot intra în coliziuni haotice

„Aceasta ar fi dovada unui nou tip de colizor, aflat în cele mai misterioase obiecte din univers, atingând energii imposibil de atins pe Pământ.”

Studiul arată că fluxurile de gaz care cad în găurile negre pot extrage energie din rotația acestora, devenind mult mai violente decât se credea. În vecinătatea unei găuri negre care se rotește rapid, particulele pot intra în coliziuni haotice. Procesul nu este identic, dar e similar cu cel realizat în supercolizoarele umane, unde câmpuri magnetice intense accelerează particulele.

„Unele dintre particulele rezultate sunt înghițite de gaura neagră și dispar pentru totdeauna. Dar altele scapă, și sunt accelerate la energii fără precedent,” explică Silk. „Am calculat cât de energetice ar putea fi aceste jeturi de particule: la fel de puternice ca cele dintr-un supercolizor — sau chiar mai puternice.”

Pentru a detecta aceste particule, cercetătorii ar putea folosi observatoare care deja monitorizează supernove, erupții de găuri negre și alte evenimente cosmice. „Diferența dintre un supercolizor și o gaură neagră este că găurile negre sunt foarte departe,” a adăugat Silk. „Dar, cu toate acestea, particulele emise de ele tot vor ajunge la noi.”

Vă recomandăm să mai citiți și:

Două găuri negre gigantice devorează stele la 600 de milioane de ani-lumină distanță

„Micile puncte roșii” din Universul timpuriu ar putea fi găuri negre care funcționează la putere maximă

Un nou studiu cosmic a descoperit sute de găuri negre „lipsă”

Astronomii au descoperit sute de găuri negre „ascunse” în Univers. Câte alte miliarde ar mai putea exista?