Галактическая «комета» прояснила 100-летнюю загадку космических лучей
Команда астрофизиков неожиданно для самих себя продвинулась в понимании феномена космических лучей — явления, открытого больше 100 лет назад и до сих пор не до конца объясненного. Роль «космической лаборатории» в данном исследовании сыграла центральная область нашей галактики и путешествующее сквозь нее массивное звездное скопление Терзан 5.
Не так давно скопление Терзан 5, находящееся поблизости от колоссальной черной дыры, вокруг которой вращается Млечный Путь, уже оказалось в центре внимания астрономов. Они обнаружили в нем целую популяцию пульсаров, принадлежащих сразу к нескольким экзотическим разновидностям. Теперь небольшой, но чрезвычайно массивный звездный кластер (напоминающий издалека гигантскую комету) снова становится источником открытий.
Команда ученых занималась «охотой» за космическими лучами высокой энергии, впервые зарегистрированными в 1912 году. Спустя десятилетия после открытия выяснилось, что они состоят из атомных ядер и отдельных частиц (протонов или электронов), которые что-то разогнало почти до скорости света. Однако общая картина до сих пор остается не до конца ясной: магнитные поля, которые ускоряют космические лучи, одновременно рассеивают их по всей галактике, делая крайне трудной идентификацию их источников. Да и сами магнитные поля, играющие здесь столь важную роль, не всегда удается привязать к каким-то конкретным объектам.
Однако Терзан 5, обладающий целым взводом активных миллисекундных пульсаров, является прекрасным, почти лабораторным источником космических лучей. И на его примере астрономам удалось достичь первого серьезного успеха: измерить, насколько быстро частицы способны менять траекторию из-за турбулентности в межзвездных магнитных полях.
Со стороны Терзана 5 до Земли доходит мощный поток гамма-излучения. Но его видимый источник находится не прямо внутри скопления, а на расстоянии примерно 30 световых лет. Это смещение не удавалось объяснить с момента открытия скопления в 2011 году, но теперь ученые знают разгадку: дело в магнитных полях, которые окружают сгусток звезд. Дело в том, что скопление не статично — оно с огромной скоростью движется сквозь галактику и от этого имеет магнитный «хвост», похожий на кометный. Он и «привязывает» к себе частицы космического излучения, заставляя их двигаться параллельно себе.
Но эта связь не может длится вечно: спустя примерно три десятка лет колебания частиц в магнитном поле достигают критического масштаба и заставляют их вырываться «на свободу», в том числе — в направлении Земли. В то же время частицы гамма-излучения (то есть чрезвычайно энергичные фотоны) не имеют заряда и не подвержены магнитным влияниям, а значит — не проводят 30 лет, плетясь в «хвосте» скопления. Зато они дают отличную точку отсчета для проверки теорий о том, как распространяются космические лучи. И, вероятно, скоро помогут окончательно устранить все касающиеся их белые пятна.
