Могут ли центры галактик действовать как ускорители частиц?

В центрах галактик количество темной материи значительно превышает количество обычной материи. Таким образом, центры могут эффективно гравитационно притягивать и ускорять обычную материю — без особого сопротивления — до гораздо более высоких скоростей, чем такая же масса чисто обычной материи, поскольку обычная материя очень слабо взаимодействует с темной материей. Правильно ли это рассуждение?

Если мои приведенные выше рассуждения верны (и если предположить, что материя не падает полностью в сверхмассивную черную дыру), то может ли энергия частиц достигать значений выше, чем в БАК и других ускорителях частиц? Можем ли мы сделать какие-либо выводы о физике элементарных частиц, выходящей за рамки стандартной модели, на основании астрономических наблюдений за галактическими центрами?

Черная дыра, обычно расположенная в центре галактик, является доминирующим «источником гравитации» в центральной зоне, что делает вклад темной материи там ничтожно малым. Темная материя более важна, когда вы идете по краям галактик, и вы всегда находите менее видимую материю, и преобладают гравитационные эффекты темной материи, которая распределена в гораздо большем пространстве, чем видимая галактика. Так что нет, центр галактики не может этого сделать.
С точки зрения энергии, AGN на самом деле являются лучшими ускорителями. К сожалению, мы не можем их контролировать, поэтому нам приходится довольствоваться тем, что они нам дают (которых обычно немного).
АГН? Активные Галактические Нейклеи?

Ответы (2)

Галактические центры могут быть достаточно мощными излучателями многих радиочастот от радиоволн до ИК, видимого и УФ излучения, до рентгеновских и гамма-лучей, если они активны. Активные означают, что они, скорее всего, являются сверхмассивными черными дырами (ЧД), массой от миллиона до десяти миллиардов или более солнечных масс, которые аккрецируют огромное количество массы с диска, вращающегося вокруг ЧД. Они могут быть ядром галактик Зейферта, а также квазаров и источников рентгеновского и гамма-излучения.

Если ЧД питается диском материала, вращающимся вокруг ЧД, они будут излучать огромное количество энергии. Энергия должна каким-то образом высвобождаться, чтобы остальная масса могла попасть в ядро ​​галактики. Он мог иметь коллимированные выбросы на оси, параллельной вращению ЧД. См. https://en.m.wikipedia.org/wiki/Active_galactic_nucleus

Космические лучи, обнаруженные на Земле или в ближнем космосе, также могут быть довольно мощными, даже больше, чем гамма-лучи, потому что массивные частицы могут увеличивать свою массовую энергию за счет кинетической энергии. Космические лучи в основном состоят из протонов, альфа-частиц, электронов и некоторых легких ядер. Обнаруженный космический луч с самой большой энергией был в 40 миллионов раз более энергичным, чем энергетические частицы LHC, примерно в десятки миллионов TEV. Так что да, на самом деле прилагаются значительные усилия для их обнаружения, их распада и обломков столкновения.

См. физику UCLA BSM, сочетающую физику частиц и астрочастиц, на http://www.pa.ucla.edu/content/theory-elementary-particles-astroparticle-physics-and-phenomenology-tepapp .

и популярная статья об использовании космических и гамма-лучей также на https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2016/11/29/cosmic-rays-may-reveal-new-physics-just-out-of- lhcs-reach/#4b620ae669bf

Отредактировано исправление от 03.02.18 из-за правильного комментария @Kyle Kanos. Считается, что некоторые космические лучи исходят от взрывов сверхновых, а наиболее энергичные, скорее всего, от активных галактических центров (АЯГ), которые питаются за счет аккреции в сверхмассивные черные дыры. Поскольку у большинства из них также будет вращение, магнитные поля и вращение будут ускорять частицы. Они были обнаружены при энергиях около 10 21 эв.

Последний абзац неверный. Считается, что большинство галактических КЛ происходят от остатков сверхновых, а не от самих взрывов. Считается, что внегалактические КЛ ускоряются в АЯГ (подробнее см. ссылку, которую я дал в комментарии) .
Не в тему. Боб, если у вас есть время, вы можете посмотреть ответы здесь physics.stackexchange.com/q/1048 , особенно недавний ответ Мередит, который утверждает, что это «любительские» публикации.
@anna v. Да, только что прочитал. Это не только ссылка на их собственную публикацию (в Quora), но и не делается попытка сравнить то, что было бы численно предсказано для CMB, с измеренными значениями или с результатами публикаций, которые используют измерения CMB для определения пределов. на вращении. Комментарии о том, что инфляция является чистой спекуляцией, и что вращение может объяснить другие вещи (я только что прочитал это, но забыл о предположениях), такие как темная энергия (?). Я не видел настоящих статей с ограничениями вращения, основанными на CMB, но то, что написал Мередит, было неподтвержденной личной теорией.
Кстати, я не против самостоятельных публикаций в вашем собственном блоге. Я не думал, что Quora это допускает, но, по моему мнению, качество сообщений в Quora, как правило, довольно плохое. Кроме того, я видел там несколько сообщений, которые в значительной степени являются саморекламой, да, даже по физике.
Спасибо. Я так и думал, но не уверен в своих космологических знаниях, единственный гравитационный курс, которым я следовал, был в 1975 году. Я его отметил.

Короче говоря, да, для этого есть определенные возможности, но, как указано в другом посте, активные исследования темной материи обычно сосредоточены на краях галактических дисков.

Однако. Галактические ядра, вероятно, будут основным источником новой фундаментальной физики. Космические лучи попадают на Землю, как уже сообщалось ранее, с гораздо более высокими энергиями не только чем БАК, но и чем любой конкретный возможный земной ускоритель частиц, просто не предсказуемо и удобно там, где мы этого хотим. До настоящего времени.

LIGO — это всего лишь гравитационная обсерватория первого поколения, и первое столкновение породило сотни, если не тысячи статей (у одной статьи было 4000 авторов, что указывает на масштаб этого исследования). Уже запланированная космическая обсерватория гравитационных волн резко увеличит объем информации. А зная, где сталкиваются черные дыры и нейтронные звезды, мы можем направить туда другие детекторы и узнать о гораздо более энергичных событиях, чем через БАК.

Одна из вещей, которую мы можем сделать с этим, — сравнить ожидаемую и фактическую передачу различных сигналов. И получить гораздо более четкую и объективную карту масс между нами и такими событиями, потенциально исключающую или подтверждающую некоторые идеи о темной материи.

В долгосрочной перспективе галактические ядра уступят только Большому Взрыву как место для поиска новой физики. По-разному, это должно включать ответы, касающиеся темной материи и энергии.

Могут ли центры галактик действовать как ускорители частиц?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v