Все новости

Крабовидная туманность ударила по Земле сильнейшим в истории гамма-всплеском. Энергия самой мощной частицы, попавшей в нашу планету, была в 64 раза больше, чем энергия пучка в Большом адронном коллайдере

Международная группа исследователей обнаружила в данных тибетских детекторов мюонов следы гамма-всплесков рекордно высоких энергий, обрушившихся на Землю между 2014 и 2017 годами. Энергия самой мощной частицы составила 450 тераэлектронвольт — подобного в истории наблюдений никогда не фиксировалось. Считается, что в прошлом еще более мощные потоки частиц могли нанести заметный ущерб земной биосфере — вплоть до массовых вымираний.

Гамма-всплеском называют самые яркие наблюдаемые в электромагнитных волнах события во Вселенной. Обычно они длятся секунды, но несут большое количество энергии в виде волн очень малой длины (фотоны гамма-излучения). Это весьма узкие лучи, идущие в две стороны от того или иного астрофизического источника — как правило, далекой галактики. Мощный гамма-всплеск в тысяче световых лет от Земли, попав по планете, привел бы к эффекту, равному одному хиросимскому взрыву на каждые сто квадратных километров земной поверхности. Однако такие события случаются редко: в большинстве случае на Землю обрушивается либо часть гамма-всплеска, либо гамма-всплеск из очень далекого источника. В таких случаях гамма-излучение поглощается атмосферой и на поверхность планеты падает только поток субатомных частиц (атмосферные ливни), выбитый из атомов воздуха гамма-фотонами высоких энергий.

Авторы новой работы изучили данные, снятые в 2014—2017 годах с группы  детекторов мюонов, установленных на Тибете. Мюоны достаточно высоких энергий часто образуются в атмосфере при попадании в нее гамма-всплесков, и по свойствам мюонов можно установить, какую энергию имели и породившие их гамма-фотоны. Детекторы за указанное время зафиксировали следы 24 гамма-фотонов с энергией более 100 тераэлектронвольт (самый мощный был 450 тераэлектронвольт). Все они пришли со стороны Крабовидной туманности (остаток сверхновой SN 1054).

100 тераэлектронвольт — огромная энергия для частицы. Типичная энергия пучка, разгоняемого в Большом адронном коллайдере, не превышает 6,5 ТэВ (соответственно, максимальная энергия столкновения частиц в коллайдере была 13 ТэВ). Ученые отмечают, что их работа описывает частицы астрофизического происхождения рекордно высоких энергий — до того ничего подобного никто не фиксировал.

Источник излучения — нейтронная звезда PSR B0531+21 в Крабовидной туманности, остаток сверхновой SN 1054, взрыв которой наблюдали китайские астрономы в 1054 году. PSR B0531+21 находится в 6520 световых годах от нас и при массе несколько больше нашего Солнца имеет диаметр всего в 25 километров.

Снимок Крабовидной туманности, полученный путем совмещения данных оптического и рентгеновского диапазонов
Описание
Снимок Крабовидной туманности, полученный путем совмещения данных оптического и рентгеновского диапазонов

При этом она делает 30 оборотов вокруг своей оси в секунду, то есть вращается примерно в миллиард раз быстрее Земли. Нейтронная звезда периодически дает мягкие гамма-всплески относительно небольших энергий. Предположительно, по мере ее старения энергия таких всплесков может уменьшиться. На сегодня это самый мощный источник гамма-излучения из известных в нашей Галактике.

 Иван Ортега