J 2021

Electric Penrose process: High-energy acceleration of ionized particles by nonrotating weakly charged black hole

TURSUNOV, Arman, Bakhtinur JURAEV, Zdeněk STUCHLÍK a Martin KOLOŠ

Základní údaje

Originální název

Electric Penrose process: High-energy acceleration of ionized particles by nonrotating weakly charged black hole

Autoři

TURSUNOV, Arman (860 Uzbekistán, domácí), Bakhtinur JURAEV (860 Uzbekistán, domácí), Zdeněk STUCHLÍK (203 Česká republika, domácí) a Martin KOLOŠ (203 Česká republika, domácí)

Vydání

Physical Review D, College Park (USA), American Physical Society, 2021, 2470-0010

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10308 Astronomy

Stát vydavatele

Spojené státy

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Kód RIV

RIV/47813059:19630/21:A0000108

Organizační jednotka

Fyzikální ústav v Opavě

UT WoS

000712574800021

Klíčová slova anglicky

EXTRACTION;ENERGETICS

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno

Návaznosti

GA19-03950S, projekt VaV.
Změněno: 15. 3. 2022 12:55, Mgr. Pavlína Jalůvková

Anotace

V originále

In many astrophysical scenarios the charge of the black hole is often neglected due to unrealistically large values of the charge required for the Reissner-Nordstrom spacetime metric. However, black holes may possess small electric charge due to various selective accretion mechanisms. In this paper we investigate the effect of a small hypothetical electric charge of a Schwarzschild black hole on the ionization of a freely falling neutral particle and subsequent escape of the ionized particle from the black hole. We show that the energy of ionized particle can grow ultrahigh and discuss distinguishing signatures of particle acceleration by weakly charged black holes. We also discuss a possible application of the proposed mechanism as an alternative cosmic ray acceleration scenario. In particular we show that the Galactic center supermassive black hole is capable to act as a PeVatron of protons. The presented mechanism can serve as a simple toy model of a nonrotating compact object acting as a particle accelerator with a potential astrophysical implementations related to the cosmic ray physics and beyond.