Достигший Земли мощный космический луч неизвестной природы озадачил астрофизиков
В 1991 году лаборатория в Юте внезапно зафиксировала появление из космоса неизвестной и невероятной по мощи элементарной частицы. Прошло 30 лет, и уже другой исследовательский центр, находящийся в том же штате, уловил прилет второго в истории космического «гостя» сопоставимой энергии. За два года, прошедших с открытия, международная группа астрофизиков вместе с командой из России успела в деталях изучить частицу, но так и не смогла ответить на главный вопрос, откуда она взялась.
Энергия частицы, пойманной детекторами 32 года назад, составила 3 х 10²⁰ электронвольт, что очень много — по словам ученых, это примерно, как поймать летящую хоккейную шайбу. Неудивительно, что она получила название Oh-My-God («О боже мой»). «Нормальные» частицы должны иметь энергию хотя бы на два порядка меньше.
Физики неоднократно выражали сомнения по поводу этого открытия, предполагая, что это был просто технический сбой аппаратуры. Ученым уже давно известны космические лучи ультравысоких энергий — 10¹⁸ электронвольт, но даже они (при своей исключительной редкости) в сотни раз слабее «О боже мой». И это при том, что энергия такого «стандартного» космического луча в миллион раз выше, чем может дать Большой адронный коллайдер — самый мощный ускоритель, созданный человеком.
Обсерваторий, способных к детальному изучению таких мощных космических частиц, в мире всего две — американский Telescope Array и обсерватория имени Пьера Оже в Аргентине. Комплекс, находящийся в пустыне Юты, представляет собой огромную «решетку» детекторов — металлических ящиков с сцинтилляционными (светящимися, когда в них попадают заряженные частицы) пластинами на расстоянии 1,2 километра друг от друга. Площадь наблюдений, на которой фиксируется ливень заряженных частиц — почти 700 квадратных километров, что дает возможность определить направление одной из них с точностью до градуса.
Несмотря на то, что достоверность открытия практически абсолютна, международной команде не удалось установить ни источник луча, ни тип частицы. Они смогли лишь немного сузить рамки поиска, с высокой вероятностью исключив протонную и фотонную гипотезы. Что касается направления, то здесь все еще запутаннее.
«Мы взяли карту галактик в локальной Вселенной, в сфере радиусом примерно 750 миллионов световых лет, и посмотрели, какие галактики лежат в направлении, откуда пришла эта частица, — объяснил в интервью RTVI один из исследователей, кандидат физико-математических наук и сотрудник Института ядерных исследований РАН (а также преподаватель МФТИ), Михаил Кузнецов. — И мы увидели, что в этом направлении ничего нет — так называемая локальная пустота. Видимо, частица отклонилась космическими магнитными полями».
По словам ученых, достоверно можно сказать лишь одно: в нашей галактике источников такого мощного излучения нет (а если бы они были — то не было бы нас). В других галактиках они, впрочем, пока тоже не открыты, но сама возможность их наличия ненулевая: это могут быть галактические ядра, сверхмассивные черные дыры, гигантские ударные волны в скоплениях галактик. Гипотеза барионной темной материи тоже рассматривалась (именно этой теме, в частности, была посвящена диссертация Кузнецова), но и она пока отклонена.
Впрочем, ситуация, когда гипотез много — это лучше, чем когда их нет совсем. Ученые тоже полны оптимизма. «Сейчас Telescope Array проходит модернизацию, там ставятся новые детекторы, площадь будет увеличена в четыре раза. Статистика тоже вырастет сильно, и мы сможем наблюдать больший большой поток частиц и более точно делать наши утверждения», — выразил уверенность Кузнецов.
