Астрофизики проследили, откуда прилетела частица Аматэрасу
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».
