Учёные, возможно, обнаружили самый мощный природный ускоритель частиц во Вселенной

Гигантские звёзды перед взрывом создают идеальные условия для разгона космических лучей до рекордных энергий.

Астрономы предполагают, что в нашей галактике скрываются природные ускорители частиц, превосходящие по мощности даже Большой адронный коллайдер (БАК). Новое исследование показало, что сверхновые могут генерировать космические лучи чудовищной силы — но только если перед взрывом звезда окружена плотным слоем материи.

Как звёзды превращаются в «петавольтные фабрики»?

Почти сто лет учёные фиксируют потоки высокоэнергетических частиц, прилетающих из глубин космоса. Большинство из них отклоняются магнитным полем Земли или поглощаются атмосферой, но некоторые достигают поверхности. Каждую секунду хотя бы одна такая частица сталкивается с вашим телом.

Самые мощные космические лучи достигают энергии в 1 петаэлектронвольт (ПэВ) — это в тысячу раз больше, чем энергия столкновений в БАК. Долгое время астрономы считали, что их источником служат сверхновые, ведь эти катастрофические взрывы обладают всеми необходимыми условиями:

• колоссальный выброс энергии,
• огромное количество элементарных частиц,
• сильные магнитные поля, способные разгонять их до околосветовых скоростей.

Однако наблюдения за остатками сверхновых (такими как Тихо и Кассиопея A) разочаровали учёных — исходящие от них космические лучи оказались значительно слабее ожидаемых.

Разгадка: звёзды должны «накопить топливо» перед смертью

В новом исследовании астрофизики нашли объяснение этому парадоксу. Оказалось, что сверхновая может стать «ПэВатроном» (ускорителем частиц до петаэлектронвольтных энергий) только при соблюдении особых условий:

• Звезда должна потерять значительную часть массы (как минимум две солнечных) перед взрывом. Это не редкость — звёздные ветра часто сдувают внешние слои атмосферы.
• Выброшенная материя не должна рассеяться далеко — она остаётся плотной и компактной, образуя «кокон» вокруг звезды.

Когда сверхновая наконец взрывается, ударная волна сталкивается с этим слоем материи. И начинается настоящий ад.

Магнитный хаос: как рождаются рекордные космические лучи

Ударная волна, проходя через плотную оболочку, усиливает магнитные поля до невероятных значений.

Эти поля «хватают» случайные частицы (осколки звезды) и разгоняют их, бросая туда-сюда внутри волны.

С каждым «отскоком» частица набирает энергию, пока не вырывается в космос с колоссальной скоростью.

Однако этот процесс длится всего несколько месяцев — как только ударная волна замедляется, система теряет мощность и перестаёт достигать петаэлектронвольтного порога.

Почему мы до сих пор не нашли ни одного активного ПэВатрона?

Хотя в Млечном Пути сверхновые вспыхивают каждые несколько лет, ни одна из них в последние столетия не находилась достаточно близко, чтобы мы могли зафиксировать краткий период максимального ускорения частиц.

Вывод: придётся набраться терпения и ждать, когда в нашей галактике произойдёт «идеальный» звёздный взрыв.

Похожие записи:

Астрономы зафиксировали внезапное пробуждение черной дыры, масса которой в 1 миллион раз превышает массу Солнца Обнаружена частица чрезвычайно высокой энергии, падающая на Землю «Нездоровая» теория, объясняющая, что инопланетяне не вступали в контакт с нами на Земле Событие, которое случается раз в жизни: редкий шанс увидеть взрыв карликовой звезды на расстоянии 3000 световых лет Инженеры разработали метод превращения лунной пыли в солнечные батареи