Астрофизики приблизились к разгадке происхождения космических лучей

Рентгеновское изображение вновь обнаруженной туманности пульсарного ветра, связанной с источником галактических космических лучей 1LHAASO J0343+5254u, полученное космическим телескопом XMM-Newton (DiKerby, Zhang, et al., ApJ, 983, 21). Автор: XMM-Newton space telescope

Новое исследование астрофизиков из Университета штата Мичиган может помочь ответить на столетний вопрос: откуда берутся галактические космические лучи?

Космические лучи — высокоэнергетические частицы, движущиеся почти со скоростью света — происходят из нашей галактики Млечный Путь и за ее пределами, но их точный источник оставался загадкой с момента открытия в 1912 году. Группа под руководством Шо Чжан, доцента физики и астрономии, провела два исследования, проливающих свет на возможные источники этих частиц. Результаты были представлены на 246-й встрече Американского астрономического общества в Анкоридже, Аляска.

Источниками высокоэнергетических частиц могут быть черные дыры, остатки сверхновых и области звездообразования. Эти экстремальные астрофизические явления также производят нейтрино — крошечные, почти невесомые частицы, которые встречаются как в глубоком космосе, так и на Земле.

«Космические лучи гораздо ближе к жизни на Земле, чем можно подумать, — говорит Чжан. — Около 100 триллионов космических нейтрино из далеких источников, таких как черные дыры, проходят через ваше тело каждую секунду. Разве вам не интересно, откуда они?»

Источники космических лучей настолько мощны, что могут разгонять протоны или электроны до энергий, недостижимых даже для самых современных ускорителей частиц. Группа Чжан изучает эти космические ускорители, известные как PeVatrons, чтобы понять их природу и механизмы ускорения частиц. Эти исследования могут помочь ответить на фундаментальные вопросы физики, включая эволюцию галактик и природу темной материи.

В первой статье, опубликованной в The Astrophysical Journal, исследователи обнаружили туманность пульсарного ветра, связанную с кандидатом в PeVatrons. Во второй работе студенты использовали данные рентгеновского телескопа Swift для изучения малоисследованных источников космических лучей.

В ближайших планах команды — объединить данные обсерватории IceCube Neutrino с наблюдениями рентгеновских и гамма-телескопов, чтобы понять, почему одни источники космических лучей испускают нейтрино, а другие нет.

Дополнительная информация: Stephen DiKerby et al, Discovery of a Pulsar Wind Nebula Candidate Associated with the Galactic PeVatron 1LHAASO J0343+5254u, The Astrophysical Journal (2025). DOI: 10.3847/1538-4357/adb7e0
Amiri Walker et al, Swift-XRT Observations and Upper Limits at Five LHAASO Galactic Sources, Research Notes of the AAS (2025). DOI: 10.3847/2515-5172/adccb9

Источник: Michigan State University