Sciencemag.cz
Doporučujeme
Kosmické záření s ultravysokou energií (Ultrahigh Energy Cosmic Rays, UHECR) tvoří částice s nejvyšší známou energií. Ale i když je existence UHECR známa již 60 let, vědcům se dosud nepodařilo zformulovat uspokojivou teorii jejich vzniku, která by vysvětlovala všechna pozorování.
Nový model nyní představil Glennys Farrar z Newyorské univerzity. „Výsledky poskytují nový nástroj pro pochopení nejkatastrofičtějších událostí ve vesmíru: splynutí dvou neutronových hvězd za vzniku černé díry, což je proces zodpovědný za vznik mnoha chemických prvků, včetně zlata, platiny, uranu, jódu a xenonu.“
Částice UHECR jsou podle této studie urychlovány v turbulentních magnetických výtocích při splynutí dvojhvězd – systém je vyvrhuje před vytvořením konečné černé díry. Tento proces současně generuje silné gravitační vlny; některé z nich již byly detekovány vědci ze spolupráce LIGO-Virgo.
Z analýzy vyplývají dva závěry, které lze následně potvrdit či falzifikovat:
– Částice UHECR s nejvyšší energií vznikají při r-procesu (rapid neutron capture, jeden z typů záchytu neutronů při jaderných reakcích) v podobě atomů prvků, jako je xenon a tellur, což motivuje k hledání takové složky v datech UHECR.
– Extrémně vysokoenergetická neutrina pocházející ze srážek UHECR jsou nutně doprovázena gravitačními vlnami vznikajícími při splynutí mateřských neutronových hvězd.
(rozkliknutím zvětšit)
Snímky ukazují splynutí dvou neutronových hvězd, které bylo nedávno simulováno pomocí nového superpočítačového modelu. Červenější barvy označují nižší hustoty. Zelené a bílé stuhy a čáry představují magnetická pole. Obíhající neutronové hvězdy rychle ztrácejí energii vyzařováním gravitačních vln a splynou přibližně po třech obězích, tedy za méně než 8 milisekund. Fúze zesílí a „přeskládá“ sloučené magnetické pole. Vzniká černá díra a magnetické pole se stává organizovanějším a nakonec vytváří struktury schopné podporovat výtrysky, které pohánějí krátké gama záblesky. Kredit: NASA/AEI/ZIB/M. Koppitz a L. Rezzolla.
Glennys R. Farrar, Binary Neutron Star Mergers as the Source of the Highest Energy Cosmic Rays, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.081003
Zdroj: New York University / Phys.org
