Астрономы обнаружили самый мощный естественный ускоритель частиц в нашей галактике

Взрыв сверхновой, образовавший известную Крабовидную туманность (NGC 1952), произошел около тысячи лет назад, но и до сих пор этот космический объект продолжает излучать в окружающее пространство потоки излучения, состоящие из частиц с очень высокой энергией. И не просто очень высокой, а с рекордно высокой, что удалось определить группе астрономов, которые зарегистрировали самые высокоэнергетические за всю историю фотоны, энергия которых составляет 450 триллионов электрон-вольт (ТэВ).

Отметим, что до этого времени самыми высокоэнергетическими фотонами считались фотоны, прибывшие на Землю из глубин космоса, энергия которых составляла 75 ТэВ. Для сравнения, большинство частиц, излучаемых с поверхности и из глубин нашего Солнца, имеет энергию порядка 1 миллиарда электрон-вольт (ГэВ).

Рекордные по энергии фотоны гамма-излучения были зарегистрированы детектором ASgamma, построенным совместными усилиями японских и китайских ученых в Тибете. В 2014 году этот детектор был модернизирован, он получил новые мюонные датчики, использующие эффект Черенкова. И, благодаря этим датчикам, было уже обнаружено 24 случая вспышек гамма-лучей с энергиями в диапазоне от 100 до 450 ТэВ.

Помимо факта обнаружения фотонов с энергией в 450 ТэВ, ученым удалось отследить местоположение их источника, который расположен внутри Крабовидной туманности. Эта туманность является первым из известных ученым остатков взрыва сверхновой (SN 1054), она расположена на удалении 6500 световых лет от нас и в ее центре находится пульсар. Отметим, что этот взрыв сверхновой произошел около тысячи лет назад, этот факт был зарегистрирован арабскими и китайскими астрономами в 1054 году. Яркость взрыва была столь велика, что эту «звезду» было видно на небе в светлое время суток без всяких дополнительных инструментов и приспособлений.

Сейчас ученые выдвинули теорию, что Крабовидная туманность действует как ускоритель частиц естественного происхождения, что подтверждается фактом излучения самых им высокоэнергетических фотонов. Вращающаяся нейтронная звезда, которая совершает один оборот за 33 миллисекунды, создает «ветер» из заряженных частиц, включая электроны, ускоренных до энергии в тысячи триллионов электрон-вольт (ПэВ). Эти электроны периодически сталкиваются с фотонами реликтового микроволнового космического фона, которые образовались еще во время Большого Взрыва. При столкновении электроны, в некоторых случаях, могут ускорить фотоны до энергии в миллиарды электрон-вольт, запуская из вглубь Вселенной в произвольных направлениях.

Результаты анализа данных, собранных за 24 случая регистрации высокоэнергетических фотонов, о которых шла речь выше, указывают на то, что Крабовидная туманность является самым мощным ускорителем частиц естественного происхождения в нашей галактике, в галактике Млечного Пути. «Но мы не собираемся останавливаться на этом» — пишут исследователи, — «Мы собираемся найти много подобных естественных ускорителей, которые наполняют пространство нашей галактики потоками самых высокоэнергетических космических лучей».