363
Новое исследование физика Гленниса Фаррара из Нью-Йоркского университета предлагает объяснение происхождения сверхвысокоэнергетических космических лучей, связывая их со слиянием нейтронных звезд.
Сверхвысокоэнергетические космические лучи (UHECR) – это частицы, энергия которых превышает человеческие достижения более чем в миллион раз. Несмотря на 60-летние исследования, их происхождение оставалось загадкой. Однако Фаррар выдвинул теорию, объясняющую их появление через процессы, происходящие во время образования черных дыр.
Физик отмечает: «После шести десятилетий усилия происхождения загадочных частиц самых высоких энергий во Вселенной, возможно, наконец-то определены». Он указывает, что слияние нейтронных звезд не только формирует черную дыру, но и способствует созданию тяжелых элементов, таких как золото, платина и уран. Это открытие может изменить наше понимание наиболее катастрофических событий во Вселенной.
Механизм ускорения частиц в процессе слияния
Работа, опубликованная в Physical Review Letters,, описывает механизм, согласно которому UHECR возникают в турбулентных магнитных потоках, образующихся перед коллапсом нейтронных звезд в черную дыру. Именно эти потоки способны придавать частицам экстремальные энергии. Кроме того, процесс сопровождается мощными гравитационными волнами, которые уже зафиксировали детекторы LIGO-Virgo.
Новейшие компьютерные модели подтверждают эту гипотезу, показывая, как слияние звезд оказывает влияние на магнитное поле. Чем ближе звезды к столкновению, тем сильнее возмущается поле, а после образования черной дыры оно организуется, создавая структуры, способствующие образованию высокоэнергетических частиц.
Экспериментальные подтверждения и перспективы
Фаррар отмечает два ключевых последствия своей теории, которые можно проверить в будущих исследованиях. Во-первых, UHECR могут содержать следы редких элементов. r-процесса, таких как ксенон и теллур. Во-вторых, возникающие при взаимодействии UHECR нейтрино сопровождаются гравитационными волнами, которые можно зафиксировать.
Если эти предсказания подтвердятся, это станет величайшим прорывом в изучении космических лучей за последние десятилетия. Таким образом, результаты исследования Фаррара не только объясняют источник UHECR, но и открывают новый инструмент для исследования наиболее экстремальных событий во Вселенной.
