Главная Новости Что ускоряет частицы, которые мы наблюдаем? Певатроны! - утверждают физики

Где находятся ускорители протонов, которые должны быть там?

Достаньте монету из кармана и подбросьте ее. Она обладает энергией в 1 пета-электрон-вольт (ПЭВ).

А теперь представьте себе частицу в миллион миллиардов раз меньше вашей монеты, находящуюся далеко за пределами диапазона даже самого мощного микроскопа - и она пролетает мимо с таким же количеством энергии. Такая частица в тысячу раз превосходит энергию, которую генерируют самые мощные ускорители частиц, пишет Альтернативная наука.

Во Вселенной нет недостатка в таких чрезвычайно энергичных частицах. Они постоянно «засвечиваются» в атмосфере Земли. Но хотя астрономы давно знают об их существовании, ученые все еще не понимают, как они появляются.

Где и как ускоряются частицы?

Проблема в том, что практически все частицы заряжены, будь то протоны или электроны. Как таковые, они подвержены манипуляциям магнитных полей, их траектории изгибаются то в одну, то в другую сторону, когда они пролетают мимо тех или иных объектов. Проследить путь одной частицы до ее источника - фантастически невозможно.

LHAASO, астрономическая лаборатория в Тибете

Но процессы, в результате которых образуются энергичные частицы, также приводят к образованию гамма-лучей. А гамма-лучи, будучи беззарядными потоками фотонов, не так уж легко сбиваются с о своего пути, в том числе и вихревым магнитным полем галактики. Таким образом, фотоны можно рассматривать своего рода посланниками, которые сообщают астрономам, где и как ускоряются частицы.

В последние годы были введены в строй два объекта, дающие ученым доступ к самым высокоэнергетическим гамма-лучам: Большая высокогорная воздушная обсерватория (LHAASO) в Тибете и Высокогорная водная черенковская обсерватория (HAWC) в Мексике. Их данные позволили определить около десятка возможных ускорителей космических частиц, известных как певатроны.

Главные кандидаты в певатроны

Одним из кандидатов в певатроны является туманность Угорь, расположенная на расстоянии 11 400 световых лет в созвездии Скутум. В этой туманности облако заряженных частиц окружает пульсар, летящий сквозь пространство, и излучение которого воспринимают земные приборы.

Используя наблюдения не только гамма-лучей, но и рентгеновские лучи, а также радиоволны для описания облака частиц, Дэниел Берджесс (Колумбийская астрофизическая лаборатория) и его команда создали компьютерную модель, которая описывает текущее состояние пульсара, плазмы вокруг него и их эволюцию с течением времени.

В исследовании, которое будет опубликовано в Astrophysical Journal, они показывают, что искомый Певатрон ускоряет электроны до энергии 1 ПэВ.

"Это один из первых однозначно идентифицированных кандидатов в певатроны", - говорит Хенрике Флейшхак (Католический университет Америки).

Туманность Угорь, где, как предполагают астрономы, находятся космические ускорители частиц

"Последующие наблюдения и детальное моделирование, представленные здесь... ... могут послужить образцом для изучения и идентификации других кандидатов в певатроны".

Кайя Мори из Колумбийской астрофизической лаборатории подтверждает, что команда работает над применением той же методики к нескольким другим пульсарным облакам, включая две туманности, получившие красноречивые названия "Стрекоза" и "Бумеранг".

Остальные команды исследуют альтернативные певатроны, в частности, пузырьки плазмы, выбрасываемые взрывами сверхновых.

Хотя туманность Угорь является явным кандидатом на источник ПэВ-электронов, Флейшхак отмечает, что энергичные частицы, наблюдаемые на Земле, состоят не только из электронов, но и из протонов. До сих пор было установлено, что большинство других кандидатов в Певатроны ускоряют только электроны.

"Вопрос остается открытым", - говорит Флейшхак. - Где находятся [ускоряющие протоны] Певатроны, которые, как мы знаем, должны быть там?".