Фрагмент карты небесной сферы. Красными звездочками - известные активные ядра галактик. Черными кружочками - сверхвысокоэнергетичные лучи. Голубым фоном: доступная обзору детекторов зона. Изображение обсерватории Оже.

Установлен источник сверхвысокоэнергетичных космических лучей

Космические лучи были впервые открыты в 1912 году. Они состоят из атомных ядер - в основном ядер водорода, то есть просто протонов. В высокоэнергетичных лучах частицы движутся на околосветовых скоростях. Взаимодействуя с атомами атмосферы, они создают множество вторичных частиц, которые, в свою очередь, порождают новые частицы - и так далее. В атмосфере возникает каскад частиц, называемый широким атмосферным ливнем.

Одна высокоэнергетичная частица, попавшая в атмосферу, может вызвать ливень, в результате которого поверхности планеты достигнут несколько миллионов вторичных частиц, распределенные на площади несколько десятков квадратных километров. Широкие атмосферные ливни были открыты в 1938 году французским физиком Пьером Оже, в честь которого названа обсерватории. Именно ливни дают возможность обнаруживать высокоэнергетичные лучи.

Обсерватория Оже использовала 1600 детекторов частиц, размещенных в Аргентине на расстоянии не более полутора километров друг от друга на площади 3000 квадратных километров. Детекторы фиксировали частицы, долетающие до поверхности, а 24 специальных телескопа следили за свечением, вызываемым ливнями. Последующий анализ данных о ливне позволял делать выводы о породившей его частице.

Всего с 2004 года обсерватория зафиксировала несколько миллионов космических лучей, но локализовать источник с известной точностью можно только для самых высокоэнергетичных. Было обнаружено 27 ливней, вызванных частицами с энергией выше 57 эксаэлектронвольт (5,7x10¹⁹ электронвольт, около девяти джоулей). Нанеся предполагаемые места их возникновения на карту небесной сферы, ученые обнаружили корреляции с расположением сравнительно близких к Земле активных ядер галактик (то, что именно близких, вполне объяснимо: частицы не успевают потерять энергию при путешествии сквозь космос).

Активным ядром галактики (АЯГ) называется область в центре галактики с необычной высокой светимостью и нестандартным спектром излучения. Что именно представляют собой АЯГ, неизвестно, на этот счет есть как минимум пять гипотез.

Одна из самых популярных гласит, что в центрах таких галактик находятся черные дыры (предполагается, что черные дыры находятся в центрах большинства галактик, но в активных галактиках они ведут себя особенно) массой в миллионы солнечных масс. Они аккрецируют (притягивают и поглощают) огромное количество материи, которая перед попаданием в дыру превращается в раскаленную плазму (свечение которой и позволяет обнаружить АЯГ).

Вероятно, какие-то процессы в этой плазме приводят к тому, что разлетающиеся протоны и другие частицы, которые мы впоследствии наблюдаем в виде космических лучей, приобретают сверхвысокую энергию. Подробное описание этого механизма пока не предложено.

Ссылки по теме
- Universe's Highest-Energy Particles Traced Back to Other Galaxies - Science, 09.11.07
- Auger Observatory closes in on long-standing mystery, links highest-energy cosmic rays with violent black holes - Auger Observatory News, 08.11.07
- Cosmic-ray mystery solved at last - PhysicsWorld, 08.11.07
- Астрономы потеряли пятую часть Вселенной - Lenta.ru, 06.11.2007
- Недавний рекорд по массе среди черных дыр побит - Lenta.ru, 31.10.2007
- Физики нашли древний топологический дефект пространства-времени - Lenta.ru, 26.10.2007
- Астрономы нашли черную дыру рекордной массы - Lenta.ru, 18.10.2007
- Черные дыры остаются черными дырами - Lenta.ru, 23.07.2007

Сайты по теме
- Pierre Auger Observatory