Девять источников гамма-лучей чрезвычайно высоких энергий составили новый каталог, разработанный исследователями высокогорной водной черенковской гамма-обсерватории HAWC. Все эти источники производят гамма-лучи с энергией свыше 56 триллионов электронвольт (ТэВ), а три из них испускают гамма-лучи, достигающие 100 ТэВ и выше, что делает их самыми высокоэнергетическими источниками, когда-либо наблюдавшимися в нашей галактике. Каталог должен помочь объяснить то, откуда берутся эти частицы и как они ускоряются до таких скоростей.
“Земля постоянно подвергается бомбардировке заряженными частицами, составляющими космические лучи, но поскольку лучи имеют заряд, из-за магнитного поля изгибаются, из-за чего трудно отследить обратный путь до источника. Мы больше обращаем внимание на те гамма-лучи, которые образуются вблизи известных источников космических лучей, чтобы сузить возможные места их возникновения. Есть ещё много нерешённых вопросов о происхождении и ускорении космических лучей. Гамма-лучи высокой энергии генерируются вблизи источников космических лучей и могут быть использованы для исследования их ускорения. Однако существует некоторая неопределенность в их использовании для этого изучения, поскольку высокоэнергетические гамма-лучи также могут быть получены с помощью других механизмов, таких как фотоны с более низкой энергией, рассеивающиеся от электронов, что обычно происходит вблизи пульсаров”, – Келли Мэлоун, астрофизик из группы в Лос-Аламосской Национальной Лаборатории нейтронных исследований и технологий.
На этой карте показана плоскость галактики Млечный Путь с отмеченными самыми мощными на сегодняшний день источниками гамма-лучей. Источник: High Altitude Water Cherenkov Observatory collaboration
Недавно занесённые в каталог астрофизические источники гамма-излучения обладают энергией примерно в 10 раз большей, чем можно получить с помощью экспериментальных коллайдеров частиц на Земле. Хотя ранее и были обнаружены астрофизические частицы с более высокой энергией, это первый случай, когда были точно определены конкретные источники. Все источники имеют вблизи чрезвычайно сильные пульсары (сильно намагниченные вращающиеся нейтронные звёзды). Количество обнаруженных источников может свидетельствовать о том, что излучение сверхвысоких энергий является общей характеристикой мощных ветров частиц, исходящих от пульсаров, встроенных в межзвёздные газовые облака, известные как туманности, и что в будущем их будет обнаружено ещё больше.
Гамма-обсерватория HAWC состоит из множества заполненных водой резервуаров, расположенных высоко на склонах вулкана Сьерра-Негра в Пуэбле, Мексика, где атмосфера разрежена и предлагает наилучшие условия для наблюдения гамма-лучей. Когда эти гамма-лучи сталкиваются с молекулами в атмосфере, они создают ливни энергетических частиц. Хотя ничто не может двигаться быстрее скорости света в вакууме, свет движется медленнее сквозь воду. В результате некоторые частицы в потоках космических лучей перемещаются быстрее света в воде внутри резервуаров детектора HAWC. Более быстрые, чем свет, частицы, в свою очередь, производят характерные вспышки, называемые черенковским излучением. Записывая вспышки в резервуарах с водой HAWC, исследователи могут реконструировать источники ливней частиц, чтобы узнать о частицах, которые вызвали их в первую очередь.
Сотрудники HAWC планируют продолжить поиск источников высокоэнергетических космических лучей. Объединяя свои данные с измерениями обсерваторий других категорий, таких как нейтринные, рентгеновские, радио и оптические телескопы, они надеются распутать астрофизические механизмы, которые производят космические лучи, непрерывно падающие на нашу планету.
По информации Лос-Аламосской национальной лаборатории.
Источник: