В ноябре 2025 года китайские ученые наконец-то решили загадку, которая мучила физиков почти 70 лет. Они доказали: резкий обрыв космических лучей на очень высоких энергиях (так называемое «колено») создают мощные струи микроквазаров. В этих двойных системах чёрная дыра вытягивает газ из обычной звезды и выбрасывает его двумя узкими лучами почти со скоростью света. Именно эти лучи и разгоняют протоны до запредельных энергий. Результаты исследования опубликованы в журнале National Science Review.
Что такое «колено» и почему оно так долго оставалось загадкой Космические лучи приходят к нам со всех сторон. Чем выше энергия частицы, тем их меньше, и график выглядит как ровная наклонная линия. Но в определенный момент линия резко загибается вниз — это и есть «колено». Остатки взрывов сверхновых прекрасно объясняли лучи до этого изгиба, но выше их мощности уже не хватало. Нужен был другой, гораздо более сильный ускоритель. Микроквазары — главные подозреваемые
Обсерватория LHAASO, расположенная высоко в горах провинции Сычуань, поймала сверхмощные гамма-лучи от пяти известных микроквазаров нашей галактики. Эти гамма-лучи появляются, когда ускоренные протоны врезаются в обычный газ. По их яркости ученые поняли: сами протоны в этих струях имеют энергию, которая легко перешагивает через «колено».
Микроквазар — это двойная система, в которой черная дыра (или нейтронная звезда) вытягивает вещество из обычной звезды-компаньона. Вещество падает на черную дыру по аккреционному диску, нагревается, а магнитные поля выбрасывают часть газа в виде двух релятивистских струй почти со скоростью света. Именно эти струи и ускоряют протоны до энергий выше «колена». Как удалось увидеть именно протоны
На таких энергиях частиц очень мало, а земная атмосфера сильно мешает. Раньше отличить протон от более тяжелого ядра было почти невозможно. LHAASO использует сразу несколько типов детекторов: тысячи сцинтилляторов на земле, мюонные детекторы под землей и черенковские телескопы. Вместе они дали настолько чистую выборку протонов, что ее можно сравнить со спутниковыми экспериментами. На графике появился четкий новый «хвост» высокой энергии — прямое доказательство другого класса ускорителей.
Сколько таких объектов в галактике
По оценкам ученых, в Млечном Пути работает примерно десяток микроквазаров, способных разгонять частицы выше «колена». Теперь главная задача — найти их все и изучить, как они работают с разными химическими элементами.
«Впервые в мире мы нашли источники, которые действительно могут объяснить космические лучи в области колена», — сказал академик Цао Чжэнь, главный научный руководитель LHAASO.
Он добавил, что природные струи микроквазаров удивительно похожи на наши ускорители вроде LHC. Если понять, как работает «космический LHC», можно будет строить еще более мощные машины на Земле.
LHAASO — полностью китайский проект, который с 2023 года лидирует по способности ловить самые энергичные частицы Вселенной и продолжает выдавать открытия мирового уровня.
На суперсинхротроне в ЦЕРНе впервые воссоздали космические «огненные шары»
Китай установил мировой рекорд, создав магнитное поле в 700 000 раз мощнее земного
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram