Вчені відкрили джерело найпотужніших частинок енергії у Всесвіті

Астрономи наблизилися до розгадки джерела найпотужніших частинок у Всесвіті — йдеться про гіпотетичні «ПеВатрони», які здатні розганяти космічні промені до надвисоких енергій. Нове дослідження свідчить, що такими прискорювачами можуть бути залишки наднових, які заздалегідь скинули велику кількість речовини у космос.

Космічні промені, які постійно надходять із глибин космосу, складаються переважно з протонів і ядер важчих елементів. Вони досягають Землі з енергіями, що в тисячу разів перевищують потужність Великого адронного колайдера. Протягом десятиліть вважалося, що наднові — вибухи масивних зір — є імовірним джерелом цих частинок. Але спостереження залишків таких вибухів, як Тайхо чи Кассіопея A, не підтверджували це повною мірою.

Автори нового дослідження, опублікованого в журналі Astron­o­my & Astro­physics, виявили, що деякі наднові дійсно можуть ставати «ПеВатронами». Але для цього зірка має скинути перед вибухом щонайменше дві маси Сонця, і ця оболонка має залишитися щільною та розташованою поруч. Коли ударна хвиля вибуху стикається з цією щільною оболонкою, виникають надпотужні магнітні поля, які розганяють частинки до екстремальних енергій.

У процесі частинки неодноразово відбиваються в магнітному полі, набираючи енергію з кожним циклом, поки не вириваються у відкритий космос. Такий процес триває лише кілька місяців — саме стільки існує «вікно» для формування надпотужних космічних променів. Після цього система втрачає енергію, і надвисокоенергетичні частинки більше не утворюються.

Це пояснює, чому сучасна астрономія ще не зафіксувала жодного активного ПеВатрона. Навіть попри те, що наднові вибухають у Чумацькому Шляху кожні кілька років, жоден з таких випадків не стався достатньо близько до Землі в епоху сучасних телескопів. Тож вченим доведеться чекати — або вдосконалити інструменти спостереження, здатні зафіксувати такі події у реальному часі.