银河系核心处的那个怪物可能不仅仅是一个沉默地吞噬恒星的吞噬者。射手座A*,那个位于2.7万光年之外、质量相当于400万太阳质量的黑洞,可能是银河系中最极端的一个粒子加速器——一个自然对撞机,将质子加速到拍电子伏特能量级别。
这是大型强子对撞机碰撞能量的百万倍。而且这个引擎并非某种奇异的新物理学。它就是黑洞自身的自旋。
在一个快速旋转的克尔黑洞周围,存在一个被称为能层的区域,在那里,时空本身被如此剧烈地拖曳,以至于没有任何东西能够静止。1969年,罗杰·彭罗斯证明,一个落入这个旋转区域的粒子可以分裂:一个碎片向内坠落,携带负能量(从远处测量),而另一个碎片则以超过原始粒子能量的能量飞出。这额外的能量是从黑洞的自转中窃取的。
这一过程的磁学版本效率要高得多。在射手座A*周围炽热的吸积流中产生的中间子会漂入能层并衰变。由此产生的质子感受到由旋转的磁化黑洞产生的巨大电场,并被向外弹射。计算显示,它们可以达到几个PeV——而在更强的磁场模型中,甚至达到数十PeV。
一旦这些超高能质子撞击到银河中心稠密的分子气体中,它们就会产生伽马射线和中微子。这些次级粒子携带着独特的谱指纹,下一代伽马射线望远镜和更灵敏的中微子观测站可能能够探测到它们。如果预言的信号出现,我们将识别出第一个确认的银河系PeVatron,就坐落在我们自己的后院。
几十年来,天文学家一直认为超新星遗迹是宇宙射线的主要工厂,一直延伸到谱的“膝部”。这项新工作表明,银河中心那个安静的巨人在一直悄无声息地与它们竞争——将自身的自旋转化为银河系所能制造的最高能粒子。承包笑点碎碎念
