Проясняется происхождение космических лучей

Высокоэнергетические космические лучи (протоны, ядра Не, С, О и других элементов, ускоренные до ультрарелятивистских скоростей) играют важную роль в подогреве межзвездной материи в нашей Галактике и влияют за счет столкновений и ядерных реакций на химический состав межзвездного газа. Их происхождение до самого последнего времени оставалось загадкой для ученых, хотя у них и была гипотеза-фаворит, согласно которой космические лучи рождаются при взрывах сверхновых. Недавно японским и американским астрофизикам на основе рентгеновских наблюдений остатка сверхновой SN1006 удалось показать, что это действительно так.

К. Кояма (Университет Киото, Япония), Р. Петре (Лаборатория астрофизики высоких энергий, NASA), а также их коллеги получили в диапазоне 0.4-8 КэВ с помощью рентгеновских ПЗС-матриц, установленных на спутнике ASCA, изображения и спектры остатка вспышки сверхновой звезды 1006 года в созвездии Волка.

Группа Коямы и Петре изначально надеялась объяснить вид рентгеновских спектров любых областей остатка SN1006 с помощью тепловых моделей излучения, испускаемого за счет внутренней энергии вещества и зависящего от температуры последнего. Однако эта попытка окончилась полным крахом, так как наблюдения на спутнике ASCA показали, что спектр наиболее ярких участков сброшенной сфероидальной оболочки остатка SN1006 принципиально отличается по своему виду от спектров внутренних регионов этой рентгеновской туманности.

Единственная приемлемая альтернатива, считают ученые, это предположить, что излучение рентгеновски-ярких фрагментов остатка сверхновой, в отличие от внутренних регионов, не тепловое, а синхротронное, при котором электроны и ядра атомов кислорода, углерода, водорода и других химических элементов, когда-то составлявших звездную атмосферу, светятся за счет ускоренного движения в магнитном поле рентгеновской туманности. Расчеты показывают, что при взрывах сверхновых звезд электроны, а также ионы некоторых атомов могут приобрести энергию до нескольких сотен ТэВ (10¹² эВ), — таким образом и рождаются высокоэнергетические космические лучи. Более того, моделирование демонстрирует, что энергетических спектр космических лучей, порожденных при взрыве сверхновой, будет иметь "излом" вблизи 200 ТэВ, что также наблюдается.

Так что теперь мы можем с уверенностью сказать, что космические лучи действительно возникают во время взрывов сверхновых. "А может быть, где-нибудь еще?" — ответ на этот вопрос еще впереди.