Самые быстрые частицы во Вселенной уже давно бомбардируют Землю. Они пролетают миллиарды километров и врезаются в атмосферу со скоростями, близкими к скорости света. Но откуда они берутся — остаётся одной из самых загадочных тайн астрофизики. Новое исследование приблизило нас к ответу.
Космические лучи — это не свет, а атомные ядра, которые несутся к Земле из глубин Вселенной. Их путь невозможно проследить: магнитные поля галактики отклоняют траектории, и учёные видят только результат — словно удар, но без видимой пули.
Многие десятилетия считалось, что такие частицы рождаются при взрывах сверхновых. Но оставалась проблема: хватит ли энергии? В частности, петаэлектронвольтные лучи (PeV) — самые мощные из зафиксированных — ставят под сомнение эту теорию. Слишком мощные, чтобы объяснить их обычным взрывом даже большой звезды.
Однако новая гипотеза возвращает сверхновые в центр внимания. Согласно моделям, разработанным международной командой физиков из Германии, Испании и Ирландии, определённый тип сверхновых действительно может служить так называемым PeVatron — экстремальным ускорителем частиц.
«Вероятно, только очень молодые остатки сверхновых в плотной среде могут создавать условия для ускорения частиц до петаэлектронвольтных энергий»
— Роберт Брозе, Юрий Сущ, Джонатан Маки, авторы исследования
Секрет — в плотной оболочке материи, которую звезда выбрасывает ещё до взрыва. Если ударная волна сталкивается с этой оболочкой, возникает сильнейшая магнитная турбулентность, создающая идеальные условия для разгона частиц. Но окно возможностей быстро закрывается: всего 10–20 лет, после чего среда теряет нужную плотность.
Этим объясняется, почему, например, звезда Тихо, вспыхнувшая в 1572 году, не оставила следов PeV-ускорения. Она просто опоздала. Среда вокруг неё уже стала слишком разреженной.
Но надежда остаётся. Следующая близкая сверхновая, особенно если её поймают в нужный момент, может стать тем самым источником. И тогда мы не просто увидим последствия — мы сможем наблюдать сам процесс рождения мощнейших частиц Вселенной.
Источник: Astronomy & Astrophysics.
