Ученые раскрыли тайну происхождения космических лучей

МОСКВА, 23 авг — РИА Новости. Астрономы из Японии и Австралии раскрыли источник происхождения космических лучей высокой энергии в нашей Галактике, а также впервые оценили соотношение в их составе протонов и электронов. Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal.

Происхождение космических лучей высокой энергии во Вселенной было загадкой в течение более чем ста лет, с момента их открытия в 1912 году. В то же время знание источника космических лучей, которые способствуют химической эволюции межзвездной материи, имеет решающее значение для понимания эволюции нашей Галактики в целом.

Считается, что космические лучи ускоряются взрывами сверхновых в нашей Галактике и достигают Земли со скоростью, близкой к скорости света, но достоверных доказательств до сих пор не было. Недавние астрономические наблюдения показали, что многие остатки сверхновых излучают гамма-лучи с энергиями порядка тераэлектронвольт.

Астрофизики из Нагойского университета и Национальной обсерватории Японии в Митаке вместе с коллегами из Университета Аделаиды проанализировали гамма-изображения остатков сверхновой RX J1713.7−3946 и сравнили исходящие от нее гамма-лучи с характеристиками межзвездной средой и нетепловым рентгеновским излучением.

Гамма-излучение представляет собой линейную комбинацию протонной и электронной составляющих. Авторы исходили из того, что интенсивность гамма-излучения протонов пропорциональна плотности межзвездного газа, полученной с помощью анализа радиолиний, и ожидали, что гамма-излучение от электронов будет пропорционально интенсивности рентгеновского излучения от электронов.

Таким образом, общую интенсивность гамма-излучения они выразили как сумму двух гамма-компонентов, одна из которых происходит от протонов, а другая от электронов. Это привело к единому пониманию трех видов независимых наблюдений: интенсивности гамма-излучения, измерения плотности межзвездного газа и интенсивности рентгеновского излучения.

Благодаря такому новаторскому методу авторам впервые удалось количественно определить протонную и электронную компоненты космических лучей в остатке сверхновой. Согласно результатам анализа радио-, рентгеновского и гамма-излучения, по крайней мере 70 процентов гамма-лучей высоких энергий, испускаемых сверхновой, обусловлены релятивистскими протонами, а 30 процентов приходятся на гамма-лучи электронов.

"Этот новый метод будет в будущем применен к большему количеству остатков сверхновых с использованием гамма-телескопа следующего поколения CTA (Cherenkov Telescope Array) в дополнение к существующим обсерваториям, что значительно продвинет вперед изучение происхождения космических лучей", — приводятся в пресс-релизе Нагойского университета слова первого автора статьи профессора Ясуо Фукуи (Yasuo Fukui).

По словам ученых, результаты этого исследования предоставляют убедительные доказательства того, что гамма-лучи происходят от протонного компонента, который является основным компонентом космических лучей, и подтверждают, что галактические космические лучи производятся остатками сверхновых. Они также демонстрируют, что гамма-лучи от протонов преобладают в межзвездных областях, богатых газом, тогда как гамма-лучи от электронов усиливаются в бедных газом областях. То, что два эти механизма работают вместе, хорошо согласуется с предыдущими теоретическими построениями.