Астрофизики открыли источник энергии сверхмощных космических частиц

Сверхвысокоэнергетические космические лучи, возникающие в экстремальных условиях, например, около черных дыр и нейтронных звезд, обладают энергией, в 10 миллионов раз больше, чем частицы в Большом адронном коллайдере.

Ученые полагали, что такая энергия возникает из-за ударных волн, возникающих при взрывах звезд. Однако астрофизики из Колумбийского университета, выдвинули другую гипотезу, основываясь на наблюдениях и расчетах. Результаты исследования опубликованые в Astrophysical Journal Letters, предполагают, что ключевую роль играет магнитная турбулентность — хаотичное перекручивание магнитных полей, которое резко ускоряет частицы.

Магнитная турбулентность объясняет явления, схожие с теми, что наблюдаются в солнечной короне. Частицы, ускоряемые в этих областях, могут достигать энергии до 10²⁰ электронвольт — это в 10 миллиардов раз выше, чем у солнечных частиц. Для сравнения: разница между этими энергиями сопоставима с разницей в весе между зерном риса (0,05 г) и Airbus A380 (500 тонн).

 «Интересно, что столь разные среды — около сверхновых и на Солнце — имеют нечто общее: их магнитные поля хаотичны, и это критически важно для ускорения частиц. Эти результаты помогают понять, как космические лучи получают свою энергию», — пояснил Лука Комиссо, ведущий исследователь.

По словам Гленнис Р. Фаррар, астрофизика из Нью-Йоркского университета, новое исследование дает более точные предсказания энергии космических лучей, чем гипотеза ударного ускорения и вполне можно назвать это прорывом в астрофизике.

Исследование может привести к лучшему пониманию не только космических лучей, но и процессов, происходящих в экстремальных средах Вселенной.