Космический луч Аматэрасу мог состоять из сверхтяжелого атомного ядра
Физики из Университета штата Пенсильвания вместе с коллегами из Японии и США опубликовали статью в журнале Physical Review Letters. Они предложили объяснение, откуда берутся космические лучи сверхвысоких энергий. Речь идет о частицах из космоса, которые попадают на Землю. Их энергия во много раз превышает мощность человеческих ускорителей.
В 2021 году проект Telescope Array в штате Юта зафиксировал частицу, которую назвали «Аматэрасу» в честь японской богини солнца. По энергии она сопоставима с частицей «О боже мой!» (Oh-My-God), которую телескопы поймали в 1991 году. Энергия Аматэрасу достигла 240 экзаэлектронвольт. Столько же кинетической энергии несет теннисный мяч, когда быстро летит, но здесь она умещается в одной микроскопической частице. Это в 10 миллионов раз мощнее, чем у разогнанных в Большом адронном коллайдере частиц.
Обычно ученые находят источник космических лучей, когда измеряют их энергию, направление и смотрят, как их отклоняют магнитные поля. Космические лучи сверхвысоких энергий зарождаются в моменты, когда сталкиваются нейтронные звезды или коллапсируют массивные светила. Однако траектория Аматэрасу указывала на космическую пустоту, где нет очевидных источников. Физики пытаются разгадать эту загадку более шестидесяти лет.
Ученые выяснили новые подробности о происхождении космического луча Аматэрасу
Команда ученых смоделировала на компьютере, как частицы разных размеров теряют энергию, пока летят через межгалактическое пространство. Оказалось, что лучи рекордных энергий могут состоять из атомных ядер тяжелее железа. Расчеты показали, что сверхтяжелые ядра теряют энергию медленнее, чем протоны или легкие ядра. Это помогает им преодолевать огромные расстояния и долетать до Земли. Дополнительные вычисления помогли определить, какую долю сверхтяжелые ядра составляют от всех наблюдаемых лучей.
Ученые считают, что влияние описанных космических источников объясняет, почему спектры излучения в Северном и Южном полушариях различаются. Если гипотеза верна, будущие наблюдения покажут присутствие элементов тяжелее железа. Проверить это смогут обсерватории нового поколения, например, проект AugerPrime в Аргентине и Глобальная обсерватория космических лучей. Параллельно с этим астрофизикам потребуется дополнительно изучить теорию взрывов с участием черных дыр и нейтронных звезд.
Иллюстрация Osaka Metropolitan University / Kyoto University L-INSIGHT / Ryuunosuke Takeshige
Самое популярное
