تابش پرانرژی از سیاه‌چاله‌ها ۲۰۰۹
High Energy Radiation from Black Holes 2009

پرتوهای پرانرژی گاما که از منابعی بسیار دورتر از کهکشان راه شیری ما مشاهده می‌شوند، به بهترین نحو با این فرضیه توضیح داده می‌شوند که مقادیر عظیمی از انرژی توسط سیاه‌چاله‌ها آزاد می‌شوند. پرانرژی‌ترین ذرات موجود در طبیعت – پرتوهای کیهانی فوق‌العاده پرانرژی – نمی‌توانند توسط میدان مغناطیسی کهکشان راه شیری محدود شوند و باید از منابعی خارج از کهکشان ما سرچشمه بگیرند. درک این تابش‌های پرانرژی نیازمند یک چارچوب نظری گسترده است که شامل فیزیک تابش و گرانش میدان قوی سیاه‌چاله‌ها می‌شود. در کتاب *پرتوهای پرانرژی از سیاه‌چاله‌ها*، چارلز درمر و گویند منون به ارائه نظام‌مند اخترفیزیک سیاه‌چاله‌ها و نسبیت عام می‌پردازند تا درک کنند که چگونه پرتوهای گاما، پرتوهای کیهانی و نوترینوها توسط سیاه‌چاله‌ها تولید می‌شوند.

نویسندگان، با شروع از نظریه‌های نسبیت خاص و عام اینشتین، شرح ریاضی دقیقی از فرآیندهای تابش اخترفیزیکی اساسی ارائه می‌دهند، از جمله پراکندگی کامپتون الکترون‌ها و فوتون‌ها، تابش سینکروترون ذرات در میدان‌های مغناطیسی، برهم‌کنش‌های فوتوهادرونی پرتوهای کیهانی با فوتون‌ها، تضعیف پرتو گاما، شتاب فرمی و مکانیسم بلندفورد-زنایک برای استخراج انرژی از سیاه‌چاله‌های چرخان. این کتاب مبنایی را برای دانشجویان تحصیلات تکمیلی و محققان این حوزه فراهم می‌کند تا آخرین نتایج رصدخانه‌های پرانرژی را تفسیر کنند و به این پرسش پاسخ دهند که آیا انرژی آزادشده توسط سیاه‌چاله‌های چرخان، تابش‌های پرانرژی در طبیعت را تامین می‌کند یا خیر. گستردگی جزئیات، *پرتوهای پرانرژی از سیاه‌چاله‌ها* را به یک مرجع استاندارد برای تحقیقات سیاه‌چاله‌ها تبدیل خواهد کرد.

Bright gamma-ray flares observed from sources far beyond our Milky Way Galaxy are best explained if enormous amounts of energy are liberated by black holes. The highest- energy particles in nature–the ultra-high-energy cosmic rays–cannot be confined by the Milky Way’s magnetic field, and must originate from sources outside our Galaxy. Understanding these energetic radiations requires an extensive theoretical framework involving the radiation physics and strong-field gravity of black holes. In High Energy Radiation from Black Holes, Charles Dermer and Govind Menon present a systematic exposition of black-hole astrophysics and general relativity in order to understand how gamma rays, cosmic rays, and neutrinos are produced by black holes.

Beginning with Einstein’s special and general theories of relativity, the authors give a detailed mathematical description of fundamental astrophysical radiation processes, including Compton scattering of electrons and photons, synchrotron radiation of particles in magnetic fields, photohadronic interactions of cosmic rays with photons, gamma-ray attenuation, Fermi acceleration, and the Blandford-Znajek mechanism for energy extraction from rotating black holes. The book provides a basis for graduate students and researchers in the field to interpret the latest results from high-energy observatories, and helps resolve whether energy released by rotating black holes powers the highest-energy radiations in nature. The wide range of detail will make High Energy Radiation from Black Holes a standard reference for black-hole research.