Астрономы сообщили об открытии частицы Аматэрасу

15:52 24/11/2023
Комментарии 2 👁 3 270

Астрономы из коллаборации Telescope Array сообщили о обнаружении частицы сверхвысоких энергий в составе космических лучей с энергией в 244 эксаэлектронвольта. Однако ученые не смогли определить источник этой частицы, поскольку направление ее прихода указывает на локальную пустоту в крупномасштабной структуре Вселенной.

Космические лучи сверхвысоких энергий представляют собой частицы, происходящие из внегалактических источников, с энергией более одного эксаэлектронвольта (1018 электронвольт), что в миллион раз превышает энергию, достигаемую частицами на Земле в ускорителях. Их генерация может быть связана с релятивистскими джетами от черных дыр, гамма-всплесками, вспышками активных галактических ядер или крупномасштабными ударными волнами вокруг скоплений галактик.

Так как частицы космических лучей имеют заряд, их траектория к Земле изменяется под воздействием галактических и внегалактических магнитных полей, что усложняет определение их источника. Считается, что взаимодействие частиц с космическим микроволновым фоновым излучением может подавлять поток частиц с энергией выше 60 эксаэлектронвольт. Это явление известно как предел Грайзена — Зацепина — Кузьмина, что ограничивает максимальное расстояние, на котором можно обнаружить их источники.

Для регистрации потока космических лучей с такой высокой энергией необходим огромный детектор, примерно тысячи квадратных километров. Путем наблюдения широкого атмосферного ливня, вызванного взаимодействием частиц с атмосферой Земли, ученые могут определить энергию, массу и направление прихода частицы. В июне 2021 года астрономы Telescope Array зафиксировали необычно высокоэнергичную частицу и связанный с ней атмосферный ливень, названный Аматэрасу в честь японской богини Солнца.

Обсерватория Telescope Array представляет собой сетку из 507 детекторов космических лучей, расположенную на высоте 1370 метров в штате Юта. Эффективная общая площадь детекторов составляет 700 квадратных километров, при расстоянии в 1,2 километра между отдельными детекторами.

Энергия частицы Аматэрасу была первоначально оценена в 244±29 эксаэлектронвольт. Для сравнения, Большой адронный коллайдер способен разгонять протоны до семи тераэлектронвольт. Предполагается, что данная частица, вероятно, была протоном (или более тяжелым атомным ядром), а не фотоном. Это четвертый случай регистрации частиц сверхвысоких энергий, и в предыдущих случаях энергии частиц составляли 320, 213 и 280 эксаэлектронвольт в 1991, 1993 и 2001 годах соответственно.

Для исследователей вызывает интерес не только высокая энергия частицы, но и отсутствие известного потенциального источника в направлении ее прихода. В этом направлении не обнаружено известных астрономических объектов, которые могли бы служить источником космических лучей сверхвысоких энергий, даже после учета воздействия галактического магнитного поля. Траектория попадает в область локальных пустот в крупномасштабной структуре Вселенной. Возможные объяснения включают сильное отклонение частицы магнитным полем переднего плана, источник в Местной Вселенной или неполное понимание физики элементарных частиц.

2 Comments

  1. Джеты чёрных дыр УЖЕ достаточно изученное явление и вполне могут стать в будущем хорошим подспорьем для межзвёздных и межгалактических перелётов.

    1. Аматэрасу, вполне может оказаться энергетической производной граничного перехода фонового излучения(тёмной материи) и областей локальных пустот в крупномасштабной структуре Вселенной, которые пока мало изучены. Но вполне могут стать объектами формирующими локальные Вселенные, как части Среды. Что само по себе ставит под сомнение теорию Большого взрыва.

Добавить комментарий