Астрономы выяснили, где рождаются самые мощные космические лучи
Самые мощные космические лучи во Вселенной порождаются так называемыми блазарами - сверхмассивными черными дырами в далеких галактиках, чьи "плевки" направлены прямо на Землю. Об этом пишут физики в статье, опубликованной в журнале Science.
"Интересно, что все мы считали, что блазары вряд ли могут быть источником космических лучей, однако теперь мы знаем, что в реальности все обстоит наоборот. То, что эти черные дыры излучают нейтрино, однозначно говорит о том, что они представляют собой мощнейшие фабрики разогнанных протонов", - рассказывает Францис Хальзен (Francis Halzen), научный руководитель коллаборации IceCube.
Космические лучи представляют собой элементарные частицы и ядра атомов разных элементов, разогнанные до околосветовых скоростей. Они уже более века остаются одной из главных загадок для науки и источников опасности для здоровья космонавтов и астронавтов.
На сегодняшний день среди ученых нет консенсуса об их происхождении - часть астрономов считает, что эти частицы разгоняются в горячих останках взорвавшихся звезд внутри Млечного Пути, а другие предполагают, что их источником являются ядра и облака газа в далеких галактиках. Что еще интереснее, третья группа исследователей считает, что их порождают распады частиц темной материи в центре Галактики.
Год назад физики из обсерватории Пьера Оже нашли первые намеки на то, что все подобные лучи носят внегалактическое происхождение. Тем не менее, их источники и типичные расстояния до них оставались загадкой для ученых.
В конце сентября прошлого года Хальзен и его команда нашли первые намеки на источник этих загадочных лучей, изучая данные, которые собирала нейтринная обсерватория IceCube, построенная в глубине льдов Южного полюса Земли.
В воскресенье, 17 сентября 2017 года, детекторы IceCube "прошило" нейтрино сверхвысокой энергии, чья траектория движения указала на его явное космическое происхождение. Обнаружив столь мощную частицу, научная команда обсерватории оповестила об этой находке всех остальных астрономов мира.
Практически сразу за той точкой, откуда пришла эта частица, начали следить десятки наземных и космических телескопов, в том числе орбитальная обсерватория "Ферми", "Хаббл" и целый ряд других зондов.
Через шесть дней эти усилия были вознаграждены. "Ферми" обнаружил рядом с этой областью неба предположительный источник этого "межгалактического пришельца" - блазар TXS 0506+056. Он находится в созвездии Ориона и удален от нас примерно на 4,33 миллиарда световых лет.
Блазарами астрономы называют сверхмассивные черные дыры в центрах далеких галактик, окруженные гигантским облаком из раскаленного газа. Они постепенно поедают эту материю и выбрасывают часть ее в виде узких пучков плазмы, так называемых джетов. В случае с блазарами этот выброс "смотрит" прямо на Землю, из-за чего он кажется нам особенно ярким и компактным.
За несколько недель до того, как IceCube "поймал" это нейтрино, TXS 0506+056 внезапно вспыхнул и начал ярко светиться в гамма-диапазоне и в других частях спектра. Как считают авторы статьи, подобное совпадение - не случайность, так как траектория движения нейтрино и положение блазара могли случайно совпасть лишь в одном случае из 740.
Более того, проверка архивов IceCube показала, что в конце 2014 и в начале 2015 годов, когда блазар переживал еще одну вспышку активности, его детекторы зафиксировали несколько десятков нейтрино, двигавшихся из той же точки.
Все это, по мнению Хальзена и его коллег, говорит о том, что подобные черные дыры могут быть главной "фабрикой" самых мощных космических лучей во Вселенной. Их изучение, соответственно, поможет нам понять, что порождает эти лучи и связанные с ними нейтрино, и как их рождение влияет на эволюцию галактик и всего космоса в целом.
