Среди самых поразительных примеров — частица Аматэрасу, названная в честь японской богини солнца. Она была обнаружена телескопом Telescope Array в штате Юта в 2021 году и по энергии сравнима с легендарной частицей «О-боже-мой», зарегистрированной в 1991 году. Но ученые до сих пор не знают, откуда она прилетела и что именно она собой представляла.
Новое исследование специалистов Университета штата Пенсильвания предполагает, что некоторые из самых высокоэнергетических космических лучей могут быть атомными ядрами тяжелее железа. «Ультравысокоэнергетические космические лучи могут разгоняться только самыми мощными источниками во Вселенной, — объясняет руководитель исследования, профессор Кота Муразе. — Происхождение и механизмы ускорения этих лучей остаются одной из величайших загадок в этой области уже более 60 лет».
Частица Аматэрасу оказалась особенно трудной для объяснения, поскольку предполагаемое направление ее прихода указывает на космическую пустоту — область пространства без явных источников, способных производить подобные частицы. Энергия этой частицы составила около 240 эксаэлектронвольт, что примерно в 10 миллионов раз превышает энергию частиц в Большом адронном коллайдере. Одна крошечная космическая частица несла кинетическую энергию, сравнимую с быстро летящим теннисным мячом.
Чтобы выяснить, какие частицы могут достигать Земли, сохраняя столь экстремальные энергии, ученые провели детальное компьютерное моделирование. «Наше исследование показало, что при энергиях, сравнимых с частицей Аматэрасу, ультратяжелые ядра теряют энергию медленнее, чем протоны или ядра промежуточной массы, что позволяет им лучше преодолевать космические расстояния», — говорит Муразе.
По мнению ученых, наиболее вероятными источниками таких ультратяжелых ядер являются взрывной коллапс массивных звезд с образованием черных дыр или сильно намагниченных нейтронных звезд, а также слияния двойных нейтронных звезд — мощных источников гравитационных волн. Эти катастрофические события также могут порождать гамма-всплески — одни из самых энергетичных взрывов во Вселенной.
Проверить эту гипотезу помогут будущие обсерватории — в частности, модернизированный комплекс AugerPrime в Аргентине и глобальный проект Global Cosmic Ray Observatory. Они смогут с большей точностью определять химический состав частиц и, возможно, обнаружат в составе самых энергетичных космических лучей элементы тяжелее железа. Параллельно теоретики будут уточнять модели космических взрывов и коллапсов, чтобы лучше понять, где именно во Вселенной рождаются частицы‑рекордсмены, подобные таинственной частице Аматэрасу.
Ранее ученые зафиксировали поток высокоэнергетических частиц от ближайшего остатка сверхновой.
Источник: hi-tech.mail.ru