Установлен источник сверхвысокоэнергетичных космических лучей
Ученые предполагают, что источником сверхвысокоэнергетичных космических лучей, попадающих на Землю, являются так называемые активные ядра галактик, сообщает обсерватории Пьера Оже (Pierre Auger Observatory).
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.