Сверхновые звезды способны превращаться в природные ускорители частиц, превосходящие по мощности даже Большой адронный коллайдер. Новое исследование раскрыло условия, при которых взрывы звезд генерируют космические лучи с энергией в тысячи раз выше, чем в самых современных лабораториях.
Космические лучи: загадка столетия
С момента открытия космических лучей в 1912 году ученые пытались понять их происхождение. Эти частицы, преимущественно протоны и ядра тяжелых элементов, бомбардируют Землю с энергиями до 1 петаэлектронвольта (ПэВ) — это в 1000 раз мощнее, чем столкновения в БАК. Каждую секунду через тело человека проходит хотя бы один такой луч.
«Природа создала ускорители, перед которыми наши технологии — всего лишь детские игрушки».
Почему сверхновые не оправдали ожиданий
Долгое время астрономы считали, что источником высокоэнергетических космических лучей являются сверхновые. Однако наблюдения за остатками взрывов, такими как Тихо и Кассиопея А, показали: их излучение слишком слабое. Теория оказалась под угрозой — до нового открытия.
Секрет «ПэВатронов»
Исследование, опубликованное в Astronomy & Astrophysics, выявило ключевое условие: звезда перед взрывом должна потерять не менее двух солнечных масс, но этот материал должен оставаться плотным и близко к звезде. Когда ударная волна сверхновой сталкивается с таким «газовым коконом», возникают магнитные поля чудовищной силы. Они разгоняют частицы до рекордных энергий.
- Энергия ускоренных протонов достигает 1 ПэВ.
- Процесс длится всего несколько месяцев.
- После замедления ударной волны генерация сверхмощных лучей прекращается.
Почему мы до сих пор не нашли активный ПэВатрон
В Млечном Пути сверхновые вспыхивают раз в несколько лет, но ни одна за последние столетия не была достаточно близко, чтобы зафиксировать кратковременную фазу ускорения. Ученые продолжают поиски, анализируя данные обсерваторий HAWC и LHAASO.
- Сверхновая теряет массу перед взрывом.
- Ударная волна взаимодействует с плотным газовым облаком.
- Магнитные поля разгоняют частицы до ПэВ.
- Через несколько месяцев процесс затухает.
Это открытие не только подтверждает гипотезу о сверхновых как источнике космических лучей, но и дает новые ориентиры для поиска экстремальных астрофизических явлений.