Происхождение космических лучей, высокоэнергетических частиц из далекого космоса, непрерывно бомбардирующих Землю, является одной из важнейших проблем современной астрофизики. В новом исследовании ученые проливают новый свет на происхождение этих высокоэнергетических частиц.
Считается, что космические лучи, открытые более 100 лет назад, возникают в результате действия ударных волн – например, ударных волн, формируемых при взрывах сверхновых. Наиболее высокоэнергетические космические лучи несут в 10-100 миллионов раз больше энергии, по сравнению с энергией, генерируемой в ускорителях частиц, таких как Большой адронный коллайдер, расположенный в ЦЕРНе (Европейском совете ядерных исследований), близ г. Женева, Швейцария.
В новом исследовании группа ученых под руководством Федерико Фраскетти (Federico Fraschetti) из Аризонского университета, США, обнаружила, что электромагнитное излучение, идущее со стороны известного источника космических лучей, туманности Краб, представляющей собой остатки сверхновой, может иметь происхождение, не соответствующее традиционным моделям возникновения космических лучей. Весь спектр излучения может быть объяснен одиночной популяцией электронов – гипотеза, которая раньше считалась невероятной.
Согласно модели, предложенной в 1949 г. знаменитым физиком Энрико Ферми, при достижении частицами границ ударной волны они оказываются захваченными в «магнитной ловушке», находясь в которой, они разгоняются до гигантских скоростей, сравнимых со скоростью света. На этом механизме основаны многие современные модели происхождения космических лучей.
«Современные модели не объясняют, что происходит, когда частицы достигают наивысшей возможной энергии, — объясняет Фраскетти. – Только если мы включаем в модель иной процесс ускорения частиц, в котором число частиц самых высоких энергий убывает быстрее, чем число частиц более низких энергий, становится возможным объяснить весь наблюдаемый электромагнитный спектр космических лучей. Это значит, что, хотя сверхновые все же являются источником космических лучей, однако механизмы возникновения этого высокоэнергетического излучения должны иметь несколько иной характер».
Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение