Ново научно откритие: китайски астрономи откриха гигантски ускорител на частици в космоса

Откритие в съзвездието Лебед ще промени разбиранията за произхода на гама лъчите.

Изследователи от обсерватория в Югозападен Китай обявиха, че са открили съществуването на свръхмощен ускорител на космически частици. Това е откритие, което може да преобърне представите за произхода и източниците на космически лъчи в нашата Галактика.

Съществуването на подобната на мехур структура – около 10 милиона пъти по-голяма от нашата Слънчева система – може да обясни произхода на свръхвисокоенергийните гама лъчи в Млечния път. Това противоречи на досегашните теории за техния произход.

Според статията, публикувана в рецензираното научно списание Science Bulletin, въпросната структура е регистрирана в съзвездието Лебед с помощта на китайската обсерватория Лхаасо. Цао Джън, един от авторите на статията, заяви, че „това е първият идентифициран свръхмощен ускорител на космически лъчи„.

Космическите лъчи са заредени частици, които се движат в пространството със скорост, близка до тази на скоростта на светлината. Въпреки че са открити преди над 100 години, учените все още не знаят как точно се образуват лъчите, които достигат Земята, и откъде произхождат.

Предишните енергийни спектри на космическите лъчи показаха точка на пречупване при енергийно ниво от около 1 петаелектронволт (PeV). Тя се нарича „коляно“ заради формата си на графиките. Смяташе се, че космическите лъчи с енергии под 1 PeV произхождат от Млечния път, докато тези с енергии над тази точка се считаха за извънгалактични.

Но през 2020 г. обсерваторията в Лхасо откри високоенергийни фотони с произход от съзвездието Лебед. Тези фотони са били генерирани от сблъсъци с частици космически лъчи с енергии над 1 PeV.

Подробният анализ показа, че източникът на лъчението е структура, подобна на балон. Тя е разположена в район на активно звездообразуване в съзвездието Лебед. Този регион беше наречен Лебед Х. В структурата бяха открити фотони с енергии от 1 PeV до рекордните 2,5 PeV. В центъра на балона се намира масивният звезден куп Swan OB2 (Лебед OB2). Той съдържа голям брой млади горещи звезди, някои от които с повърхностни температури над 35 000 градуса по Целзий. Предполага се, че този клъстер е най-мощният ускорител на частици.

Според изследователите ускорителят е способен да ускори космическите лъчи в междузвездното пространство до енергии от порядъка на 10-25 PeV. Тези лъчи се сблъскват с междузвездния газ и пораждат наблюдаваните фотони с енергии от 1 PeV и по-високи.

Цао Джън отбелязва, че интензивността на излъчването на звездите в този клъстър е стотици до милиони пъти по-висока от тази на Слънцето. Веществото, изхвърлено от повърхността на звездите под въздействието на радиацията, образува високоскоростни потоци, които се сблъскват с междузвездната среда. В резултат на това се образува ускорител на частици.

„След като се образува ускорителят, микроскопичните частици, в които преобладават протоните, се ускоряват до изключително високи енергии. Именно това са космическите лъчи, които наблюдаваме на Земята“,

казва Цао.

Учените откриха връзка между газовете около мехура и интензивността на гама лъчите, генерирани от ускорението на частици.

„Разумно е да се предположи, че всеки източник на космически лъчи в нашата Галактика има такъв балон или ореол“, пишат те в своята научна работа.

Скоростта на дифузия на космическите лъчи е била 100 пъти по-ниска от очакваната, което е позволило на учените да открият този балон. Цао Джън изрази надежда, че по-нататъшните открития ще помогнат за разрешаването на загадката за произхода на космическите лъчи.