Звездные ускорители: Мощь сверхновых

Астрономы, наблюдающие космические лучи на протяжении века, не раз задавались вопросом об их происхождении. Но отследить источник заряженных частиц, мчащихся с высокой скоростью, не так-то просто: благодаря своему заряду они способны значительно изменять свою траекторию в магнитных полях, пронизывающих галактики.

Остатки сверхновых давно были «под подозрением»: астрономы не исключали, что их быстрое расширение вполне способно создать ударную волну, которая, встречаясь с окружающим межзвездным газом, усиливает существующие в среде магнитные поля. Протоны при взаимодействии с этим фронтом могут ускориться и обогнать его, а могут и отклониться назад под действием магнитного поля. Некоторые частицы колеблются в этом поле туда-сюда на протяжении тысяч лет, накапливая энергию, — пока не вырвутся на свободу уже в качестве космических лучей.

Два новых исследования позволили подтвердить это предположение.

В ходе одного из них ученые использовали метод, позволяющий косвенно обнаружить присутствие высокоэнергетических протонов в остатках сверхновых. При столкновении протонов с высокой энергией с другими частицами материи образуются нейтральные пионы — короткоживущие частицы, распадающиеся на два гамма-кванта. С помощью космического телескопа Fermi удалось обнаружить обилие гамма-квантов с характерными для распада пионов уровнями энергии, источниками которых служили остатки сверхновых IC 443 и W44, расположенные в 10 тыс. световых лет от Земли. Результаты согласуются с данными, полученными ранее итальянским космическим аппаратом AGILE.

Авторы другого исследования наблюдали излучение в видимой части спектра, испускаемое атомами водорода остатка сверхновой 1006. Определив по спектру излучения скорости атомов, ученые сделали вывод, что многие из них должны были родиться из одиночных протонов, ускоренных в магнитном поле и лишь затем «отобравших» электроны у других атомов водорода.

Описанный вариант возникновения космических лучей вполне может быть не единственным во Вселенной. Астрономы будут уточнять возможные механизмы ускорения протонов и искать новые источники высокоэнергетических заряженных частиц.

По сообщению NatureNews