Космические лучи сверхвысоких энергий — это загадочные частицы, энергия которых в миллионы раз превышает возможности земных ускорителей. Несмотря на 60 лет исследований, их происхождение оставалось тайной. Но теперь физик Гленнис Фаррар из Нью-Йоркского университета предложил теорию, которая может поставить точку в этой научной детективной истории.
Слияние звезд и рождение энергии
Согласно новой гипотезе, источником этих лучей являются катастрофические слияния нейтронных звезд. Во время этого процесса, который длится миллионы лет, две сверхплотные звезды вращаются вокруг общего центра, постепенно сближаясь. В момент столкновения их ядро превращается в черную дыру, а магнитные поля и вещество выбрасываются в космос с невероятной скоростью. Именно в этих турбулентных потоках, по словам Фаррара, частицы приобретают рекордные энергии.
Эта теория не только объясняет механизм ускорения космических лучей сверхвысоких энергий, но и связывает их с двумя ключевыми явлениями:
- возникновением тяжелых элементов (золота, платины, урана) через r-процесс;
- генерацией гравитационных волн, которые фиксируют детекторы LIGO-Virgo.
От тайны до открытия
Ранее наука не могла объяснить, почему энергия частиц коррелирует с их зарядом, а также почему некоторые события излучают на порядки больше энергии, чем другие. Модель Фаррара впервые дает ответы на эти вопросы. Например, тяжелые ядра (ксенон, теллур), созданные во время слияния, становятся «топливом» для космических лучей, что подтверждается их составом.
Теория предполагает два проверенных следствия:
- редкие элементы в космических лучах. Эксперименты должны обнаружить следы r-процесса (например, ксенона) в составе космических лучей сверхвысоких энергий;
- гравитационные волны как маркеры. Каждая вспышка сверхвысокоэнергетических нейтрино должна сопровождаться сигналом от слияния нейтронных звезд.
Это открытие открывает новую страницу в астрофизике. Оно не только раскрывает природу мощнейших частиц, но и дает инструмент для изучения самых масштабных космических катастроф. Следующие шаги — экспериментальное подтверждение прогнозов, что может изменить наше понимание эволюции Вселенной.
Ранее мы сообщали о том, как космическая радиация и галактические лучи «сводят с ума» электронику.
По материалам Phys.org
