Высокоэнергетические космические лучи, способные преодолевать сопротивление магнитосферы Земли и даже проникать в атмосферу, во многом остаются загадкой — и недавние эксперименты лишь более запутали ситуацию.

Высокоэнергетические космические лучи, способные преодолевать сопротивление магнитосферы Земли и даже проникать в атмосферу, во многом остаются загадкой — и недавние эксперименты на IceCube не сделали их более понятными
Гамма-всплески — самые мощные выбросы энергии в современной Вселенной
Лаборатория IceCube на американской антарктической станции Амундсен-Скотт — часть крупнейшего в мире детектора нейтрино

Космические лучи представляют собой заряженные частицы, прилетающие на Землю от Солнца и из куда более далеких глубин Вселенной. Некоторые из них обладают энергией в сотни раз большей, чем даже та, которой удается достичь на Большом Адронном Коллайдере. Откуда они прилетают и что придает им такое ускорение — неизвестно.

«Природа способна ускорять элементарные частицы до макроскопических уровней энергии, — говорит Фрэнсис Хальцен (Francis Halzen), один из исследователей нейтринной обсерватории IceCube, — О том, как это происходит, имеются две основные гипотезы: делать это может либо гравитация сверхмассивных черных дыр, либо мощь гамма-всплесков, рождающихся в гибели массивных звезд».

Гамма-всплески — самые мощные события в современной нам Вселенной. Длясь не более нескольких минут, а то и считанные миллисекунды, они успевают выбросить столько энергии, сколько Солнце — за всю свою жизнь, которая продлится около 10 млрд лет. Считается, что некоторые из них порождает коллапс особенно крупных звезд, которые, погибая, превращаются в черные дыры. Источниками других могут быть столкновения черных дыр или нейтронных звезд, создающие чрезвычайно интенсивные выбросы излучения.

Однако новые исследования, похоже, вычеркивают гамма-всплески из списка кандидатов на роль ускорителя частиц высокоэнергетических космических лучей. Эксперименты были проведены на нейтринной обсерватории IceCube, с тысячами чувствительных детекторов, окружающих кубический километр чистейшего антарктического льда близ американской полярной станции Амундсен-Скотт. Редчайшие случаи столкновения нейтрино с ядрами атомов создают (через каскад других частиц) вспышки излучения, которые детекторы и регистрируют.

Ученые проанализировали данные по тем из нейтрино, энергия которых может указывать на их происхождения в гамма-вспышках, вместе с частицами высокоэнергетических космических лучей. Данные эти связывались с 307-ю гамма-всплесками, которые наблюдались астрономами в 2008—2009 гг. — оказалось, что уровни энергии таких нейтрино как минимум в 3,7 раза ниже ожидаемых, что позволяет сказать: гамма-всплески вряд ли являются источниками частиц космического излучения достаточной энергии.

Возможно, впрочем, что результат означает лишь то, что гамма-всплески не создают нейтрино достаточных энергий, тогда как с другими частицами как раз все в порядке. В этом вопросе все еще сохраняется неопределенность — как, впрочем, и в том, откуда все-таки берутся частицы столь колоссальных энергий. Возможно, стоит-таки вглядеться попристальней в сверхмассивные черные дыры? Именно этим и заняты теперь исследователи на IceCube.

По публикации Space.Com