В условиях экстремальных астрофизических явлений, например, рядом с черными дырами и нейтронными звездами, образуются космические лучи невероятной энергии. Энергия частиц в таких потоках приблизительно в 10 миллионов раз превосходит энергию частиц, ускоренных в Большом адронном коллайдере – самой мощной установке на Земле.
Происхождение всей этой энергии долгое время оставалось загадкой для ученых.
Эта теория казалась вероятной, однако новое… исследованию Колумбийского университета, опубликованному в журнале The Astrophysical Journal LettersНаблюдения лучше объясним другим механизмом. Источником энергии космических лучей с большой вероятностью является магнитная турбулентность. Авторы статьи обнаружили, что магнитные поля в таких средах запутываются и вращаются, быстро ускоряя частицы и резко увеличивая их энергию до резкого прекращения.
По словам Луки Комиссо, астрофизика и соавтора статьи, данные позволяют ответить на важные вопросы для астрофизиков и физиков частиц о происхождении энергии космических лучей.
Работа расширяет исследование прошлого года о частицах Солнца, возникших из магнитных полей в короне. Авторы работы с Комиссом разработали способ более точно предсказывать их появление.
Космические лучи сверхвысоких энергий превосходят по мощности солнечные энергетические частицы в разы. Максимальная энергия космических лучей достигает 10^20 электрон-вольт, а у солнечных частиц — 10^10 электрон-вольт. Это различие составляет целых 10 порядков. Для понимания масштаба этой разницы можно сравнить рисовое зерно массой около 0,05 грамма с Airbus A380 весом в 500 тонн. «Взаимосвязь между двумя этими совершенно разными источниками заключается в том, что их магнитные поля сильно запутаны», – отмечает Комиссо. «Это имеет решающее значение для придания частицам энергии».
Гленнис Р. Фаррар, один из авторов статьи и профессор физики Нью-Йоркского университета, отметил: «Примечательно, что данные по космическим лучам сверхвысоких энергий явно подтверждают предсказания магнитной турбулентности, а не ударного ускорения. Это настоящий прорыв в данной области».
[Фото: ru.123rf.com]