Учёные разгадали тайну загадочной космической частицы Аматэрасу
Одна из главных неразгаданных тайн современной астрофизики — сверхвысокоэнергетические космические лучи.
Одна из главных неразгаданных тайн современной астрофизики — сверхвысокоэнергетические космические лучи. Эти частицы, прилетающие из глубин космоса, несут энергию, недостижимую для любых созданных человеком ускорителей. Среди примеров — частица, получившая имя Аматэрасу в честь японской богини Солнца.
Её зафиксировал в 2021 году телескоп Telescope Array, расположенный в штате Юта. По уровню энергии Аматэрасу сопоставима с легендарной частицей «О-боже-мой», которую обнаружили ещё в 1991 году. Однако с тех пор учёные так и не выяснили, откуда именно она прилетела и из чего состояла.
Новое исследование специалистов Университета штата Пенсильвания предлагает возможный ответ. Профессор Кота Муразе, возглавивший работу, предполагает, что некоторые из самых мощных космических лучей могут представлять собой атомные ядра, которые тяжелее железа. По его словам, только самые сильные источники во Вселенной способны разгонять такие частицы, но их происхождение остаётся загадкой уже более шести десятилетий.
Частица Аматэрасу поставила исследователей в тупик ещё и потому, что направление её прихода указывает на космическую пустоту — область пространства, где нет видимых источников, способных породить нечто подобное. Энергия этой частицы составляла примерно 240 эксаэлектронвольт, что в десять миллионов раз превышает энергию протонов в Большом адронном коллайдере. Одна крошечная частица несла в себе кинетическую энергию сравнимую с быстро летящим теннисным мячом.
Чтобы понять, какие частицы могут долететь до Земли, не потеряв свою колоссальную энергию, учёные провели детальное компьютерное моделирование. Выяснилось, что при значениях, близких к энергии Аматэрасу, сверхтяжёлые ядра теряют энергию медленнее, чем протоны или ядра средней массы. Это позволяет им успешнее преодолевать гигантские космические расстояния.
Наиболее вероятными источниками таких ультратяжёлых ядер исследователи считают катастрофические события. Среди них — взрывной коллапс массивных звёзд с образованием чёрных дыр или сильно намагниченных нейтронных звёзд, а также слияния двойных нейтронных звёзд, которые порождают гравитационные волны. Все эти явления способны вызывать гамма-всплески — одни из самых мощных взрывов во Вселенной.
Проверить эту гипотезу помогут новые обсерватории. В частности, модернизированный комплекс AugerPrime в Аргентине и глобальный проект Global Cosmic Ray Observatory смогут точнее определять химический состав частиц и, возможно, обнаружат в составе самых энергетичных космических лучей элементы тяжелее железа. Параллельно теоретики уточняют модели космических взрывов и коллапсов, чтобы наконец понять, где именно рождаются такие частицы-рекордсмены, как таинственная Аматэрасу.