Астрофизиками установлено происхождение космических лучей

Учёных уже сто лет мучает вопрос происхождения большого количества протонов, передвигающихся со скоростью света, а также непрерывно бомбардирующих атмосферу Земли. Принято полагать, что данные "космические лучи", которые были открыты в 1912 г., получают ускорение непосредственно при взрыве звёзд. И, наконец, исследователи смогли добыть самые первые доказательства данной теории.

Предположение было основано на том, что какие-то остатки сверхновой действуют как гигантский ускоритель элементарных частиц. И в результате взрыва случается образование ударной волны, врезающейся в окружающий газ, при этом, усиливая и сжимая любые магнитные поля. Далее, заряженные частицы получают ускорение, проходя через фронт, а некоторые при этом отбрасываются назад вследствие взаимодействия с попадающимися магнитными полями. Следовательно, отдельные частицы путешествовать могут туда и обратно у границ взрывной волны, как шарик тенниса между двумя стенками. Через определенное время они из этого замкнутого круга вылетают со скоростью, которая является близкой к световой.

Состоят космические лучи из различных типов частиц, и, когда диапазон волны электронов дал астрофизикам возможность подтвердить, что они все же получили ускорение непосредственно при взрыве сверхновой, тогда то же предположение по отношению к протонам получило только косвенные доказательства. Просто частицы на пути к Земле проходят через некоторые другие магнитные поля и меняют много раз направление движения. Детекторы в результате не могут определить точно, откуда они прибыли.

Однако, похоже, новых два исследования расставляют окончательно точки над "i".

Ключом к решению данной проблемы для группы с руководителем Стефаном Фанком из Национальной американской ускорительной лаборатории SLAC явилось образование γ-излучения, наблюдающегося при столкновении с низкоэнергетическими частицами высокоэнергетических протонов. Как сообщается в Science, команда учёных предположила - если космические лучи собираются в районе взрыва именно сверхновой, тогда там должно появляться достаточное количество γ-лучей, чтоб иметь возможность их засечь с Земли.

Астрофизики использовали космический телескоп Fermi для наблюдения за остатками двух сверхновых, которые известны под индексами W44 и IC443. Как следовало ожидать, высокоточные инструменты в обеих областях засекли в расчётном диапазоне большое число γ-квантов.

В другом исследовании, опубликованном также в Science, Сладжяна Николич, Институт астрономии М.Планка, со своими коллегами исследовала спектр видимого света, который испускается атомами водорода в районе остатка сверхновой №1006. Такой анализ дает возможность определить скорость атомов. Новая картина оказалась очень необычной. Учёные говорят - наблюдаемое излучение получить можно лишь в случае, когда водород образовался непосредственно из протона, который разогнался сначала до огромной скорости, а потом выхватил у соседнего атома электрон.

"Мы не ожидаем в обычных условиях увидеть в газе с какой-то заданной температурой большое количество частиц со скоростями больше определенного уровня, — сообщает Джон Хьюз участник команды, университет Рутгерса. – Поэтому частицы с высокими скоростями наблюдать можно лишь, когда в данной области случается ускорение космических лучей".