Обнаружение гамма-излучения с высочайшими уровнями энергии, исходящего из центра Млечного Пути, указывает на наличие в нашей Галактике собственных источников, разгоняющих космические лучи до невероятных скоростей — так называемых «певатронов».
Землю постоянно бомбардируют космические лучи — это заряженные частицы, преимущественно протоны, имеющие различное происхождение. Более столетия назад они были открыты, и с тех пор астрономы неоднократно проводили измерения и создавали модели энергетического спектра космических лучей. В ходе этих исследований было установлено, что некоторые из них обладают энергией, превышающей триллион (пета-) электронвольт – в тысячу раз больше, чем энергия частиц, ускоряемых Большим адронным коллайдером (порядка тераэлектронвольт).
Точная причина столь стремительного ускорения до сих пор не установлена, однако наиболее вероятными факторами считаются взрывы сверхновых, нейтронные звезды и пузыри Ферми, однако само существование природных ускорителей, известных как «певатроны» ( PeVatrons), остается без подтверждения, и астрономам пока не удалось его однозначно установить.
Потенциальное выявление «певатрона» возможно благодаря высокоэнергетическому гамма-излучению, возникающему в результате непредсказуемых столкновений космических лучей с другими частицами. Несмотря на то, что его энергия на порядок меньше, она всё равно остается колоссальной. Недавно ученые из обсерватории Tibet AS-gamma смогли зафиксировать подобные гамма-лучи, которые исходят от диска Галактики. Об этом они сообщают в статье, готовящейся к публикации в журнале Physical Review Letters.
Tibet AS-gamma — это совместный проект японских и китайских астрономов, представляющий собой массив детекторов, расположенных высоко в горах Тибета, недалеко от Лхасы. Он впервые предоставил подтверждение существованию гамма-лучей с энергией от 100 тераэлектронвольт до почти одного петаэлектронвольта, при этом максимальная зафиксированная энергия составила 957 тераэлектронвольт. Считается, что для создания таких высокоэнергетических гамма-фотонов потребовались частицы, обладающие энергией, превышающей их в десять раз – речь идет о космических лучах, известных как «певатроны».
Анализ 38 наиболее интенсивных событий, характеризующихся энергией свыше 400 тераэлектронвольт, показал, что установить их связь с определенными источниками не представляется возможным. Исходя из этого, можно заключить, что подобные фотоны формируются в результате спонтанных столкновений протонов, ускоренных «певатронами» и перемещающихся в межзвездном пространстве.