Исследователи из Колумбийской астрофизической лаборатории и Нью-Йоркского университета предложили новую теорию происхождения сверхвысокоэнергетических космических лучей. Согласно их работе, опубликованной в The Astrophysical Journal Letters, энергия этих частиц обусловлена магнитной турбулентностью, а не ударными волнами, как считалось ранее.
Сверхвысокоэнергетические космические лучи — это частицы, ускоряемые в экстремальных астрофизических условиях, таких как области вокруг черных дыр и нейтронных звезд. Эти частицы обладают энергией, многократно превышающей энергию, достигаемую в земных ускорителях, таких как Большой адронный коллайдер. Ранее их происхождение связывали с ударными волнами, возникающими при взрывах звезд или других катаклизмах.
В ходе исследования ученые сосредоточились на роли магнитных полей. Анализ показал, что запутанные магнитные линии в астрофизических средах создают турбулентность, которая эффективно ускоряет частицы. Эта запутанность приводит к резкому увеличению энергии частиц до предела, после чего процесс прекращается. Такой механизм оказался более подходящим для объяснения наблюдаемых данных.
Исследование подтвердило, что космические лучи сверхвысокой энергии достигают до 10²⁰ электронвольт, что на 10 порядков выше, чем энергия солнечных частиц. Для сравнения, частицы Солнца имеют максимальную энергию порядка 10¹⁰ электронвольт. Данные также выявили сходство между двумя разными источниками: и солнечные частицы, и космические лучи возникают в условиях высокой магнитной запутанности.
Ученые отмечают, что новая теория помогает глубже понять механизмы ускорения частиц и вносит значительный вклад в астрофизику и физику высоких энергий. Выводы подтверждают предпочтительность модели магнитной турбулентности по сравнению с ударным ускорением для объяснения происхождения космических лучей сверхвысокой энергии.