Две прекрасные исследовательницы из Института физики Макса Планка раскрыли происхождение космического ливня, обрушившегося на нашу планету, настолько мощного, что он удостоен имени собственного.
Частицу Аматэрасу зарегистрировал в 2021 году эксперимент Telescope Array в США. Это второй по мощи космический луч из когда-либо наблюдавшихся: он нес примерно в 40 миллионов раз больше энергии, чем частицы, разгоняемые в Большом адронном коллайдере. Такие частицы чрезвычайно редки и, как считается, рождаются в самых экстремальных средах Вселенной.
Направление прилета Аматэрасу указывало на Местный войд — огромную пустоту во Вселенной, где крайне мало галактик или иных объектов, способных породить подобные частицы. Это поставило перед учеными серьезную загадку.
Астрофизики показали, что происхождение частицы не обязательно связано с какой-то одной пустующей областью Вселенной — источник может находиться в более широком диапазоне ближайших космических сред. Работа опубликована в The Astrophysical Journal.
«Наши результаты говорят о том, что частица Аматэрасу, скорее всего, была рождена не в разреженной области вроде Местного войда, а в близкой к нам звездообразующей галактике, такой как M82», — говорит аспирантка Надин Бурриш, первый автор.
Для восстановления возможной траектории частицы в пространстве исследовательницы взяли детальные трехмерные симуляции распространения космических лучей и их взаимодействия с магнитными полями и применили к ним статистический метод, известный как приближенное байесовское вычисление.
«Этот подход заключается в сопоставлении результатов реалистичных, физически обоснованных симуляций с реальными наблюдательными данными, чтобы определить наиболее вероятные положения источников», — объясняет Бурриш.
Комбинируя продвинутое моделирование с современными статистическими методами, построили карты вероятностей, показывающие, откуда частица могла реально прилететь. Созданный в работе метод задает важные ориентиры для будущих исследований. Он предоставляет мощный инструмент для планирования наблюдений и уточнения поиска тех космических источников, которые способны разгонять частицы до столь экстремальных энергий.
«Изучение ультравысокоэнергетических космических лучей помогает нам лучше понять, как Вселенная может ускорять вещество до таких энергий, а также выявлять среды, где можно исследовать поведение вещества в экстремальных условиях, — резюмирует руководительница исследования Франческа Капель. — Наша цель — разрабатывать передовые методы статистического анализа, чтобы полностью использовать доступные данные и глубже понять возможные источники этих энергетических частиц».
Астрофизики выявили новый источник космических лучей
В Средиземном море поймали рекордное нейтрино — самое энергичное из когда-либо обнаруженных
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram