Лента TH Новости Освоение космоса


Астрофизики объяснили загадочное поведение космических лучей

∴ 250

Группа ученых из России и Китая разработала модель, объясняющую природу космических лучей высоких энергий (КР) в нашей галактике. Эти КР обладают энергией, превышающую энергию, вызванную взрывами сверхновых на один или два порядка.

1280px-M82_HST_ACS_2006-14-a-large_web

Модель фокусируется главным образом на недавнем открытии гигантских структур, называемых пузырьками Ферми.

Одной из ключевых проблем теории происхождения космических лучей, состоящей из протонов высоких энергий и атомных ядер, является их механизм ускорения. Вопрос был рассмотрен Виталием Гинзбургом и Сергеем Сыроватским в 1960-х годах, когда они предположили, что КР генерируются во время взрывов сверхновых. Конкретный механизм ускорения заряженных частиц с помощью ударных волн был предложен Гермогеном Крымским в 1977 году. Из-за ограниченного времени жизни излучения, предполагалось, что максимальная энергия ускоренных частиц не может превышать 1014-1015 эВ.

Объяснение природы частиц с энергией выше 1015 эВ является ключевым. Большой прорыв в исследовании процессов ускорения таких частиц произошел, когда космический радиотелескоп Ферм обнаружил две гигантские структуры, излучающие в гамма-диапазоне в центральной области галактики в ноябре 2010 года. Структуры вытянуты и симметрично расположены в плоскости галактики, перпендикулярную ее центру, протяженностью 50 000 световых лет или примерно в половину диаметра диска Млечного Пути. Эти структуры стали известны как пузыри Ферми. Позднее группа телескопов Планка обнаружила их излучение в микроволновой полосе.

Природа пузырей Ферми до сих пор неясна, но расположение этих объектов указывает на их связь с процессами в центре галактики, где, как полагают ученые, расположена центральная черная дыра в 106 солнечных масс. Современные модели связывают пузырьки с образованием звезд и / или высвобождением энергии в галактическом центре в результате приливного разрушения звезд при их аккреции на черную дыру. Подобные структуры могут быть обнаружены в других галактических системах с активными ядрами.

Дмитрий Чернышов (выпускник МФТИ), Владимир Догиэль (сотрудник МФТИ) и их коллеги из Гонконга и Тайваня опубликовали серию статей о природе пузырей Ферми. Они показали, что рентгеновское и гамма-излучение в этих областях обусловлено процессами, связанными с релятивистскими электронами, ускоренными ударными волнами, возникающими в результате попадания звездной материи в черную дыру. В этом случае ударные волны должны ускорять как протоны, так и ядра. Однако, в отличие от электронов, релятивистские протоны с большими массами вряд ли теряют энергию и могут заполнять весь объем галактики. Авторы статьи предполагают, что гигантские фронты пузырей Ферми могут повторно ускорять протоны.

Повторный анализ показал, что пузыри Ферми могут обуславливать формирование подобного спектра.

Филипп Дончев