|
Откуда взялись космические лучи
|
|
|
|
Новое исследование, опубликованное астрофизиками Мичиганского государственного университета, может помочь ученым ответить на вековой вопрос: откуда взялись галактические космические лучи? Космические лучи — высокоэнергетические частицы, движущиеся со скоростью, близкой к скорости света, - происходят откуда—то из галактики Млечный Путь и за ее пределами, но где именно, оставалось загадкой с тех пор, как они были открыты в 1912 году. Шуо Чжан, доцент кафедры физики и астрономии МГУ, и ее группа провели два исследования, которые пролили новый свет на то, откуда могли исходить космические лучи. Недавно опубликованные результаты были представлены на 246-м заседании Американского астрономического общества в Анкоридже, Аляска.
|
|
|
|
Источники этих высокоэнергетических, быстро движущихся частиц могут иметь природу черных дыр, остатков сверхновых и областей звездообразования. Известно также, что эти экстремальные астрофизические явления приводят к образованию нейтрино — крошечных, почти безмассовых частиц, которые в изобилии встречаются не только глубоко в космосе, но и на нашей планете.
|
|
|
|
"Космические лучи имеют гораздо большее значение для жизни на Земле, чем вы могли бы подумать", - сказал Чжан. "Около 100 триллионов космических нейтрино из очень далеких источников, таких как черные дыры, проходят через ваше тело каждую секунду. Разве вы не хотите знать, откуда они взялись?"
|
|
|
|
|
|
|
Источники космических лучей настолько мощны, что могут разогнать протон или электрон до энергий, намного превосходящих те, которые люди способны получить с помощью самых современных ускорителей элементарных частиц. Группа Чжана изучает эти ускорители космических частиц, известные как ПеВатроны, чтобы выяснить, где и что они представляют собой, и как они способны ускорять мелкие частицы до чрезвычайно высоких энергий. Больше информации о них может помочь раскрыть фундаментальные вопросы физики, такие как эволюция галактик и природа темной материи.
|
|
|
|
Последние работы ее группы посвящены многоволновым исследованиям певатронов-кандидатов, источники которых оставались неизвестными. В первой статье, опубликованной в Astrophysical Journal, Стивен Дикерби, аспирант из группы Чжана, исследовал загадочный ПеВатрон-кандидат, обнаруженный Большой высотной обсерваторией воздушных ливней (LHAASO), но природа источника все еще оставалась неизвестной.
|
|
|
|
Используя рентгеновские данные космического телескопа XMM-Newton, Дикерби обнаружил туманность пульсарного ветра - расширяющийся пузырь с релятивистскими электронами и позитронами, получающими энергию от пульсара. Это открытие позволило установить, что ПеВатрон относится к типу пульсарных ветровых туманностей, являющихся источниками космических лучей, и является одним из немногих случаев, когда ученые могут определить природу певатронов.
|
|
|
|
Во второй статье, опубликованной в журнале Research Notes of the AAS, три студентки МГУ из группы Чжана — Элла Уэр, Амири Уокер и Шаан Карим — использовали рентгеновский телескоп НАСА Swift для наблюдения рентгеновского излучения от малоизученных источников космических лучей LHAASO. Команда ученых рассчитала верхние пределы рентгеновского излучения, и их работа может послужить ориентиром для будущих исследований.
|
|
|
|
"Благодаря выявлению и классификации источников космических лучей, мы надеемся, что наши усилия позволят составить полный каталог источников космических лучей с классификацией", - сказал Чжан. "Это может послужить основой для будущих нейтринных обсерваторий и традиционных телескопов для более глубокого изучения механизмов ускорения частиц".
|
|
|
|
Затем команда Чжана планирует провести еще одно исследование источников космических лучей, объединив данные, собранные нейтринной обсерваторией IceCube, с данными рентгеновского и гамма-телескопов. Они хотят выяснить, почему одни источники космических лучей испускают нейтрино, а другие - нет, а также где и как образуются нейтрино.
|
|
|
|
"Эта работа потребует сотрудничества между физиками, изучающими элементарные частицы, и астрономами", - сказал Чжан. "Это идеальный проект для группы физики высоких энергий МГУ".
|
|
|
|
Источник
|
