Учёные объяснили загадочное поведение космических лучей

Космическими лучами называют поток элементарных частиц и ядер атомов, движущийся в космическом пространстве. Космические лучи порождаются взрывами сверхновых звёзд. Ударные волны, которые образуются в момент взрыва звезды, разгоняют частицы до энергии 1015 электронвольт (эВ). С такой же энергией, для сравнения, исследователи разгоняют протоны в Большом адронном коллайдере. Но учёные обнаружили, что кроме этих лучей, существуют ещё космические лучи, у которых показатели энергии гораздо выше, чем мог бы дать взрыв сверхновой.

В своём новом исследовании астрофизики предложили возможную разгадку этого парадокса. В формировании такого высокоэнергетического излучения космических лучей могут участвовать т.н. пузыри Ферми. Пузыри Ферми были открыты астрономами в 2010 году и представляют из себя две огромные области, простирающиеся на 50 тысяч световых лет выше и ниже плоскости диска Млечного Пути. Как говорят учёные, природа пузырей Ферми до конца не ясна. Но их расположение указывает на связь пузырей с активностью центра нашей галактики, где происходит выделение гигантской энергии в результате приливного разрушения звёзд при падении на центральную чёрную дыру с массой 106 солнечных масс.

Астрофизики предположили, что рентгеновские и гамма-лучи внутри пузырей указывают на процессы с участием электронов, ускоренных ударными волнами до скоростей, близких к световым. Но в этом случае ускоряться должны не только электроны, но частицы и атомные ядра. И последние не теряют полученную энергию в галактическом гало, а могут разлетаться по всему Млечному пути. Эта модель как раз и объясняет наблюдаемый спектр космических лучей с высокими энергиями. Пузыри Ферми могут повторно разгонять частицы, ускоренные сверхновыми, доводя их до энергий, превышающих 1015 эВ.

Исследование опубликовано в журнале EPJ Web of Conferences.

Ранее ученые выявили природу космических лучей из другой галактики.

 Евгения Щербина