¿Pueden los centros de las galaxias actuar como aceleradores de partículas?

Los centros galácticos pueden ser emisores bastante poderosos de muchas frecuencias de RF, desde ondas de radio hasta radiación IR, visible y UV, rayos X y gamma, si están activos. Activo significa que lo más probable es que sean agujeros negros supermasivos (BH), de un millón a diez mil millones o más BH de masa solar, que acumulan enormes cantidades de masa de un disco que gira g alrededor del BH. Pueden ser el núcleo de las galaxias Seifert, así como los cuásares y las fuentes de rayos X y rayos gamma.

Si un BH se alimenta de un disco de material que orbita alrededor del BH, estará irradiando enormes cantidades de energía. La energía tiene que ser liberada de alguna manera para que el resto de la masa pueda caer en el núcleo galáctico. Puede tener emisiones colimadas en el eje paralelo a la rotación BH. Ver https://en.m.wikipedia.org/wiki/Active_galactic_nucleus

Los rayos cósmicos detectados en la Tierra o en el espacio cercano también pueden ser bastante poderosos, en realidad más que los rayos gamma porque las partículas masivas pueden aumentar su energía de masa con energía cinética. Los rayos cósmicos son en su mayoría protones, partículas alfa, electrones y algunos de los núcleos de luz. El rayo cósmico de mayor energía detectado fue 40 millones de veces más energético que las partículas de energía del LHC, a unas decenas de millones de TEV. Entonces, sí, de hecho hay esfuerzos significativos para detectarlos y sus desintegraciones y escombros de colisión.

Consulte la física de UCLA BSM que combina la física de partículas y astropartículas en http://www.pa.ucla.edu/content/theory-elementary-particles-astroparticle-physics-and-phenomenology-tepapp

y un artículo popular sobre el uso de rayos cósmicos y gamma también en https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2016/11/29/cosmic-rays-may-reveal-new-physics-just-out-of- lhcs-reach/#4b620ae669bf

Corrección editada el 3/2/18Debido al comentario de @Kyle Kanos que es correcto. Se cree que algunos rayos cósmicos provienen de explosiones de supernovas, y los más energéticos muy probablemente de centros galácticos activos (AGN) que son alimentados por acreción en agujeros negros supermasivos. Dado que la mayoría también tendrá rotación, los campos magnéticos y la rotación acelerarán las partículas. Han sido detectados a energías de aproximadamente$10^{21}$ev.

En resumen, sí, hay algo de margen para esto, pero como se señaló en otra publicación, la investigación activa sobre la materia oscura generalmente se enfoca en los bordes de los discos galácticos.

Sin embargo. Es probable que los núcleos galácticos sean la fuente principal de la nueva física fundamental. Los rayos cósmicos golpean la Tierra con, como también se publicó anteriormente, energías mucho más altas no solo que el LHC, sino que cualquier acelerador de partículas basado en la Tierra en particular, solo que no de manera predecible y conveniente donde los queremos. Hasta ahora.

LIGO es solo el observatorio gravitacional de primera generación, y la primera colisión generó cientos, si no miles, de artículos (un artículo tenía 4000 autores, lo que indica la escala de esta investigación). Un observatorio de ondas de gravedad basado en el espacio ya planificado aumentará la información de manera espectacular. Y sabiendo dónde chocan los agujeros negros y las estrellas de neutrones, podemos apuntar otros detectores allí y aprender sobre eventos mucho más energéticos que a través del LHC.

Una de las cosas que podemos hacer con esto es comparar la transmisión esperada y real de diferentes señales. Y obtenga un mapa mucho más claro y objetivo de masas entre nosotros y tales eventos, descartando potencialmente o en algunas de las ideas sobre la materia oscura.

A la larga, los núcleos galácticos solo serán superados por el propio Big Bang como un lugar para buscar nueva física. De varias maneras, eso debe incluir respuestas relacionadas con la materia oscura y la energía.