Физики наконец-то разгадали 60-летнюю космическую загадку: о чем речь

Ученые представили теорию, которую можно проверить, связывающую космические лучи сверхвысокой энергии с магнитными потоками, возникающими при слиянии нейтронных звезд.

Это исследование было опубликовано в журнале Physical Review Letters. Космические лучи сверхвысокой энергии — это самые энергичные частицы, которые известны во Вселенной. Их энергия более чем в миллион раз превышает энергию частиц, которые ускоряются в самых мощных ускорителях частиц на Земле.

Хотя эти космические лучи были обнаружены более 60 лет назад, ученые до сих пор не могли найти точное объяснение их происхождению, которое учитывало бы все наблюдаемые данные. Однако физики предложили теорию, которая может быть проверена с помощью наблюдений, и которая предлагает убедительное объяснение того, как создаются самые энергичные частицы во Вселенной.

По мнению ученых, космические лучи сверхвысокой энергии ускоряются в турбулентных магнитных потоках, возникающих в процессе слияния двух нейтронных звезд. Эти потоки вырываются из остатка слияния звезд до того, как образуется черная дыра. В таких слияниях также создаются мощные гравитационные волны. Это открытие помогает не только объяснить происхождение космических лучей, но и лучше понять катастрофические события, происходящие во Вселенной.

Нейтронные звезды представляют собой то, что остается после смерти массивной звезды, которая взорвалась сверхновой. Эти звезды чрезвычайно плотные и состоят почти полностью из нейтронов, одного из двух компонентов атомных ядер. Во время слияния нейтронных звезд в результате гравитационного коллапса могут образовываться черные дыры.

Космические лучи, являясь частицами с чрезвычайно высокой энергией, могут путешествовать через всю Вселенную почти со скоростью света. Эти частицы часто достигают Земли, где могут вызывать различные эффекты, такие как появление вторичных частиц в атмосфере.

Новая теория впервые объясняет некоторые загадочные особенности космических лучей сверхвысокой энергии. Это включает тесную корреляцию между их энергией и их электрическим зарядом, а также с энергией событий слияния нейтронных звезд. Ученые полагают, что космические лучи сверхвысокой энергии действительно образуются в процессе слияния нейтронных звезд, и что этот процесс также сопровождается образованием таких редких химических элементов, как ксенон и теллур. Эти гипотезы можно проверить с помощью наблюдений.

Кроме того, физики предполагают, что нейтрино с чрезвычайно высокой энергией, возникающие в результате столкновений космических лучей, обязательно сопровождаются гравитационной волной, которая создается при слиянии нейтронных звезд. Эта гипотеза также поддается проверке. Таким образом, новая теория не только помогает объяснить природу космических лучей, но и открывает новые возможности для наблюдения и анализа таких экстраординарных событий, как слияние нейтронных звезд.

Источник: SciTechDaily