Найдено направление "космического ливня", устроившего потоп в Солнечной системе
Проверка расположения источника сигнала на небесной сфере (по вертикали отложено число событий)
Едва ли не самая интригующая проблема, с которой в свое время столкнулись исследователи космических лучей, - это необходимость объяснения так называемого "колена" в спектре первичного космического излучения - избытка высокоэнергичных частиц в определенном диапазоне (вблизи 3x1015 эВ). До сих пор однозначного объяснения этот феномен не получил, но в последних исследованиях все увереннее связывают эту аномалию не с особенностью "работы" галактических магнитных полей или физикой межзвездного пространства, а с тем, что мы просто живем в относительной близости от мощного "ускорителя" частиц определенной энергии (основным кандидатом на роль поставщика заряженных частиц - протонов, альфа-частиц и т.д. - столь высоких энергий уже давно признаны взрывы сверхновых), изменившего картину мира, "изломавшего" гладкий спектр всех заряженных частиц. Впрочем, избежать чего-то подобного в нашей Галактике было бы трудно; сверхновые здесь вспыхивают довольно часто, раз в 20-50 лет, за время существования Земли неоднократно происходили и совсем близкие взрывы. Недавно выяснилось, что Солнечная система находится в огромном разреженном пузыре, вещество из которого выдуло мощнейшей и гораздо более близкой вспышкой сверхновой около миллиона лет назад.
К сожалению, вследствие прихотливых изгибов в галактических магнитных полях, заряженные частицы космических лучей, приходящие к нам, за свое долгое путешествие теряют информацию о местонахождении своего "родителя"-ускорителя, и поэтому интенсивность "выпадения" таких частиц на Землю практически одинакова по всем направлениям.
Бороться с изотропией "не помнящих родства" космических лучей можно, отбирая наиболее высокоэнергичные частицы, которые слабее отклоняются галактическими магнитными полями и могут таким образом выдать свой источник. Ашот Чилингарян и его коллеги с Отделения космических излучений Ереванского физического института воспользовались для этого данными, собранные в 1997-2003 гг. с помощью множества датчиков установки MAKET-АНИ, построенной на горе Арагац (самая высокая гора на территории Армении, потухший вулкан) для исследований так называемых широких атмосферных ливней (ШАЛ). Широкими атмосферными ливнями принято называть каскады частиц, рождающихся в атмосфере Земли при взаимодействии с ее молекулами одной-единственной частицы первичного космического излучения с энергией свыше 1014 эВ. ШАЛ содержат до 106-109 частиц (пи-мезонов, мюонов, гамма-квантов, электронов, позитронов, нейтрино и т.д.), собирая информацию по дошедшим до детекторов частицам, проводят важнейшие исследования космических лучей сверхвысоких энергий. Результаты, полученные армянскими учеными, опубликованы 10 ноября в Астрофизическом журнале (Astrophysical Journal) Американского астрономического общества (American Astronomical Society).
После сложной статистической обработки свыше 2 млн событий (т.е. ШАЛ, зарегистрированных MAKET-АНИ) выяснилось, что значительная часть таких высокоэнергичных частиц скорее всего прибывает на Землю преимущественно из одного источника, с определенного выделенного направления, указывающего на Monogem Ring - остаток вспышки сверхновой звезды со старым радиопульсаром PSR B0656+14 в центре, что расположен от нас на расстоянии примерно в 300 парсеков (тысяча световых лет) на границе созвездия Близнецов и соседнего созвездия Единорога и с недавних пор рассматривается как основной источник высокоэнергичных частиц. В пользу связи пульсара PSR B0656+14 с аномалией в спектре КЛ говорит и "правильное" с точки зрения теории расстояние до него. Совсем недавно международная группа астрофизиков под руководством Уолтера Брайскена (Walter Brisken) из американской Национальной радиоастрономической обсерватории (National Radio Astronomy Observatory - NRAO) смогла точно определить это расстояние прямым методом - с помощью ежегодного параллакса (видимое относительное смещение космических объектов при движении Земли вокруг Солнца).
Обсудить
Справка
Космические лучи и излом в спектре первичного космического излучения
Космические лучи - это поток заряженных субатомных частиц и атомных ядер высоких энергий (в основном это протоны (90%) и альфа-частицы - ядра гелия (7%)), пронизывающий весь космос. Ударные волны, возникающие в процессах взрывов сверхновых, считаются основным источником этих частиц. В межзвездном магнитном поле с сильно запутанными силовыми линиями движение космических лучей имеет сложный характер, напоминающий диффузию молекул в газе. В результате время утечки космических лучей из Галактики оказывается в тысячи раз большим. чем при прямолинейном движении. Ученые, измеряющие энергию космических лучей, давно обратили внимание на избыток таких лучей в определенном энергетическом диапазоне (речь идет о характерном изломе или "колене" в спектре первичного (т.е. пришедшего непосредственно из космоса в отличие от вторичных КЛ, возникающих за счет столкновений с ядрами атомов земной атмосферы) космического излучения при энергии около 3x1015 эВ, обнаруженном в середине прошлого века советскими физиками). Некоторые исследователи предположили, что этот излишек мог бы давать единственный остаток сверхновой приблизительно в 1000 световых лет от нас, взрыв которой произошел около 100 тысяч лет назад (другое объяснение: частицы с более высокой энергией, число которых очень мало, слабо отклоняются галактическим магнитным полем и покидают Галактику сравнительно быстро - "Физика космоса", М., 1986).
Дословно
Ашот Чилингарян
Мы определили значительный избыток частиц, которые приходят от направления распространения ударной волны от взрыва сверхновой. Этот взрыв дал начало ударным волнам, которые распространились с огромной скоростью и, взаимодействуя с межзвездным веществом, порождают рентгеновское излучение, кольцевая форма которого и дала первое указание на то, что это остаток сверхновой. Ударные волны, естественно, ускоряют частицы. Именно эту главную гипотезу физики космических лучей мы и хотим подтвердить.
Избыток, на первый взгляд небольшой (25 событий над фоном)... Но статистический анализ показывает, что такой избыток может получиться случайно только в 2 случаях из миллиона. Поэтому, следуя логике проверки статистических гипотез, мы отвергаем изотропность и принимаем наличие такого источника.
По иронии судьбы и доказательство существования топ-кварка в 1995 г. было сделано на основании превышения 25 событий над фоном, у них это составило что-то вроде 4,5 сигма. Сейчас дискутируется существование пентакварка, и опять считают события, превышающие фон. Однако, в отличие от космики (где гипотеза о фоне простейшая: фон изотропен), на ускорителях фон очень сложен и, к сожалению, неоднозначно определяем.
Мы дали только экспериментальный факт, а что это за частицы, и почему они сохранили направление, я не могу сказать... Игорь Ткачев из теоретического отдела ЦЕРНа и Иоганнес Кнапп из Университета Лиидс предлагают гипотезу, что это высокоэнергичные нейтроны, родившиеся в ядерных взаимодействиях, но и это объяснение встречает трудности. Мы продолжаем работу с экспериментальным материалом.
Грани.Ру, 17.11.2003
Статьи по теме
Разрешена одна из загадок космических лучей
Казалось бы, в одной-единственной цифре не может быть ничего выдающегося, однако это позволило не только разрешить споры о месте рождения пульсара и определить размер его нейтронной звезды (а стало быть, уточнить физическую модель этого объекта), но и, возможно, открыть одну из важнейших тайн космических лучей.
Найдено направление "космического ливня", устроившего потоп в Солнечной системе
Едва ли не самая интригующая проблема, с которой в свое время столкнулись исследователи космических лучей, - это необходимость объяснения так называемого "колена" в спектре первичного космического излучения - избытка высокоэнергичных частиц. До сих пор однозначного объяснения этот феномен не получил, но последние исследования все увереннее связывают эту аномалию не с особенностью "работы" галактических магнитных полей или физикой межзвездного пространства, а с тем, что нас, землян, просто угораздило родиться в относительной близости от мощного "ускорителя" частиц определенной энергии, изрядно "попортившего" астрофизикам картину мира.
В центре Млечного пути найдено антивещество неизвестного происхождения
Это антивещество в принципе может образовываться за счет некоторых энергетически чрезвычайно эффективных атомных процессов, например, в ходе радиоактивного распада изотопа алюминия. Его "подпись" известна как аннигиляционная "линия 511 кэВ". Однако оказалось, что антивещества в центре Галактики слишком много для того, чтобы можно было объяснить его появление только распадом алюминия. Также ясно показано наличие множества источников антивещества - оно вовсе не концентрируется вблизи одной точки.
"Интеграл" нашел новый класс астрономических объектов
Речь идет о бинарных звездных системах, составной частью которых является черная дыра или нейтронная звезда, заключенных в плотный кокон из холодного газа. Из-за подобного кокона эти объекты остаются невидимыми для традиционных телескопов, однако "Интеграл" как раз и был задуман так, чтобы изучать подобные скрытые высокоэнергетичные явления во Вселенной, выдающие себя только посредством потоков гамма-излучения (недаром его окрестили "охотником за черными дырами").
Super-WIMPs: темная материя может оказаться необнаружимой в принципе
90 % всей материи Вселенной не просто скрывается в виде "не испускающего свет" вещества, а содержится в форме частиц, названных super-WIMPs (сверхслабо- взаимодействующие массивные частицы), перед которыми, в отличие от "просто" WIMPs, совершенно бессильны все известные способы обнаружения темного вещества.
Первые звезды не были одиноки: астрономы нашли небывало древнюю планету
Астрономы нашли самую древнюю и самую далекую из всех известных на сегодняшний момент планет. Она движется по орбите вокруг двойной квазизвездной системы в созвездии Скорпиона на расстоянии 5 600 световых лет от Земли. Новое открытие дарит нам надежду, что и в нашей Галактике формирование планет, возможно, началось гораздо раньше, чем о том говорят современные теории, а своими планетными системами при этом обладают едва ли не все звезды.
Выяснилось, что мы живем в гигантском межзвездном дымоходе
Первая детальная 3D-карта области космического пространства, окружающего нашу Солнечную систему (размером примерно в 1 тыс световых лет), показывает, что мы находимся посреди большой "норы" или полости, вырезанной в диске Галактики. Скорее всего, эта полость была "пробита" некой взорвавшейся 1-2 млн лет назад звездой.
Микроквазар ворвался в нашу Галактику из соседнего шарового скопления
Астрономы проследили путь нейтронной звезды и ее спутника, звезды-компаньона, вещество которой нейтронная звезда активно поглощает (Скорпион X-1). В настоящее время эта парочка мчится через нашу Галактику, но ученые считают, что она присоединилась к Млечному пути около 30 миллионов лет назад, а до этого была выброшена из удаленного звездного кластера.
Сверхновые - это взрывающиеся яйца
Взрывные волны от сверхновых имеют форму яйца, они вовсе не строго сферичны, как считалось ранее. Этот факт - то есть обнаружение такой небольшой асимметрии в процессах звездных взрывов - может сделать сверхновые еще более точным инструментом для измерений расстояний в космосе и для уточнения параметров таинственной антигравитации - темной энергии, заполняющей Вселенную.
Астрономы обнаружили "потерявшиеся" барионы
Астрономы обнаружили новый тип разогретого межгалактического газа, с помощью которого можно локализовать невидимое присутствие темного вещества во Вселенной. Газовое облако, в триллион раз массивнее, чем наше Солнце, и в 150 раз более горячее, окружает нашу местную группу галактик, в которую входит Млечный путь, туманность Андромеды и еще приблизительно 30 мелких галактик.
Первые экзопланеты земного типа найдены около пульсара
До настоящего времени поиск планет вне Солнечной системы приводил, к немалому разочарованию ученых, к обнаружению лишь огромных газовых гигантов, близких по размеру к Юпитеру и Сатурну, а внутренние планеты, подобные Земле и Марсу, были недоступны современной технике. Но вот теперь астрономы впервые однозначно идентифицировали планеты, масса которых только в 4,3 и 3,0 превышает массу Земли. Еще идет речь о третьей планете, масса которой составляет две лунные массы.
Кокон вокруг миллисекундного пульсара Черная Вдова
Изображение таинственного пульсара Черная Вдова, полученное "Чандрой", позволило разглядеть удлиненный "кокон" из высокоэнергетических частиц вокруг этого объекта. Таким образом, подтверждается теория, согласно которой даже относительно слабо намагниченные старые нейтронные звезды могут производить мощные электромагнитные поля и ускорять частицы до высоких энергий, если они вращаются достаточно быстро.
Сверхмассивная черная дыра в центре нашей Галактики быстро вращается
Периодические вспышки в инфракрасном диапазоне в районе этой черной дыры являются свидетельством ее вращения, а новые данные таким образом "возвещают новую эру наблюдательной физики черной дыры и проверки истинности общей теории относительности".
Туманность Полумесяца: смертные муки младенца-тяжеловеса
Рентгеновская космическая обсерватория "Чандра" позволила рассмотреть ужасающую, но по-своему прекрасную сцену суицида молодой звезды HD 192163, расположенной от нас на расстоянии примерно в 5 тысяч световых лет в созвездии Лебедя, - астрономы на снимках отчетливо видят первые признаки назревающего звездного кошмара.
Найден новый спутник Млечного пути на "неправильной" орбите
Новые наблюдения, выполненные на гигантском радиотелескопе GBT, показали: то, что раньше считалось межгалактическим облаком, находящимся на неизвестном расстоянии, на самом деле - спутниковая галактика Млечного пути, которая обращается по орбите вокруг Галактического центра в направлении, противоположном большинству остальных галактических спутников.
На крупнейшей карте Вселенной обнаружили темную энергию
Астрономы составили самую детальную на текущий момент 3D-модель окружающей нас Вселенной и уверены, что эта карта позволяет откинуть все сомнения по поводу "темной энергии": она действительно существует и заполняет весь космос.
На Солнце нашли антиматерию
Для изучения антивещества в земных условиях приходится ускорять частицы до рекордных скоростей и сталкивать их вместе, чтобы получить считанные атомы этого экзотического для нас вида материи. Причем существовать до аннигиляции эти чуждые нашему миру атомы могут лишь весьма непродолжительное время. А вот Солнце в смысле производства антивещества оказалось намного более эффективно. Кроме того, солнечное антивещество ведет себя иначе, чем можно было бы ожидать.
Мы живем во времена аномального Солнца
Солнце в настоящее время активно как никогда. Такого с ним не случалось на протяжении по крайней мере последних 1150 лет. Этот вывод был сделан на основе реконструкции числа солнечных пятен финскими и немецкими учеными. Солнце бушует. За прошлую неделю появление гигантских протуберанцев на нашей звезде привело к мощнейшим выбросам в космос заряженных частиц, послужило причиной небывалых магнитных бурь на Земле, выводящих из строя спутники, телекоммуникационные устройства и причиняющих вред здоровью людей.
Радиация слишком опасна для участников экспедиции на Марс
Новые данные, полученные с межпланетной космической лаборатории "Марс Одиссей", находящейся в настоящее время на марсианской орбите, подтверждают подозрения ученых по поводу радиации на Марсе: она столь интенсивна, что это неизбежно подвергнет опасности жизни астронавтов, посланных для исследования Красной планеты.
Загадка солнечных нейтрино решена
Удалось обнаружить эффект "исчезновения" нейтрино. Этот эффект свидетельствует о том, что нейтрино имеют массу и могут осциллировать - то есть превращаться из одного типа в другой. Стандартная модель элементарных частиц, которая успешно использовалась фундаментальной физикой с 70-х годов прошлого века, требует серьезной модернизации.
Новости по теме
