Российские ученые из МФТИ совместно с коллегами из Гонконга и Тайваня объяснили происхождение высокоэнергетических космических лучей, источник которых не был известен раньше. Исследователи обнаружили, что они могут возникать в пузырях Ферми, сформировавшихся благодаря сверхмассивной черной дыре, разрушающей звезды. Кратко о научной работе рассказывается в пресс-релизе, опубликованном на сайте EurekAlert!.
Космические лучи — элементарные частицы и атомные ядра, которые движутся с высокими энергиями. Их источниками обычно являются вспышки сверхновых, при которых образуются ударные волны. Последние разгоняют частицы до энергии 1015 электронвольт (эВ). Однако существуют лучи, у которых значение этого параметра гораздо больше.
Ученые выявили возможный механизм формирования такого высокоэнергетического излучения. В нем участвуют пузыри Ферми, простирающиеся на 50 тысяч световых лет выше и ниже плоскости диска галактики. Результаты моделирования показали, что эти области образовались в результате выбросов энергии и вещества, спровоцированных приливным разрушением звезд вблизи гигантской черной дыры в центре Млечного Пути. Пузыри Ферми сами являются источником излучения.
Исследователи показали, что рентгеновские и гамма-лучи внутри пузырей указывают на процессы с участием электронов, ускоренных ударными волнами до скоростей, близких к световым. Однако в этом случае ускоряться должны не только электроны, но частицы и атомные ядра. Однако последние не теряют энергию в галактическом гало и могут разлетаться по всему Млечному пути.
Эта модель объясняет наблюдаемый спектр космических лучей. Пузыри Ферми могут повторно разгонять частицы, ускоренные сверхновыми, доводя их до энергии, превышающих предел в 1015 эВ.