Пульсар Геминга помог понять, как ускоряются космические лучи в Млечном Пути
Международная группа исследователей обнаружила предел энергии частиц, ускоряемых в окрестностях пульсара Геминга. Наблюдения показали, что электроны и позитроны в этой системе разгоняются максимум примерно до 100 тераэлектронвольт (ТэВ). Результаты получены по данным эксперимента Tibet ASγ — гамма-обсерватории на Тибетском нагорье — и опубликованы в журнале Science Advances.
Геминга — один из ближайших к Земле пульсаров. Он расположен примерно в 250 парсеках (около 800 световых лет). Его окружает гало гамма-излучения — область, где ускоренные частицы сталкиваются с окружающим излучением и создают высокоэнергетические фотоны.
Что такое пульсары и как работают «маяки Вселенной»
Исследователи измерили распределение частиц по энергиям и обнаружили, что около отметки 100 ТэВ спектр резко обрывается — частиц с более высокой энергией почти нет. Это означает, что пульсарная туманность Геминги, по-видимому, не способна разгонять электроны и позитроны до энергий выше этого уровня.
Кроме того, ученые изучили структуру гамма-гало в диапазоне энергий примерно от 16 до 250 ТэВ. Оказалось, что частицы вблизи пульсара распространяются намного медленнее, чем обычно в Млечном Пути: коэффициент диффузии здесь составляет всего около 1% от среднего значения для галактического диска. Проще говоря, ускоренные электроны и позитроны долго «застревают» рядом с источником и медленно рассеиваются в межзвездном пространстве. Вероятно, это связано с сильной магнитной турбулентностью вокруг пульсарной туманности, которая тормозит их.
Исследование также показало, что хаотические колебания магнитного поля вокруг Геминги подчиняются тому же закону турбулентности, который хорошо известен в обычной гидродинамике. Его называют законом Колмогорова: энергия в турбулентном потоке постепенно передается от крупных вихрей к более мелким. Интересно, что этот закон работает даже на очень малых космических масштабах — меньше одного парсека (около 3,3 светового года).
Для астрофизики это важно, потому что именно магнитная турбулентность определяет, как быстро космические лучи покидают место своего рождения и распространяются по Млечному Пути. Если она сильнее или устроена иначе, чем считалось, частицы могут дольше оставаться рядом с источником и медленнее заполнять галактику.
В этом материале рассказываем, какие источники могут порождать космические лучи и как нейтрино помогают астрономам находить их во Вселенной.
На обложке эксперимент ASgamma в Тибете (система детекторов Tibet-III и подземная система мюонных детекторов). Источник: IHEP.
Самое популярное
