Новая гипотеза утверждает, что слияние нейтронных звёзд может являться источником самых мощных частиц во Вселенной

Космические лучи предельно высоких энергий (Ultrahigh Energy Cosmic Rays, UHECRs) представляют собой частицы с наивысшей энергией, существующей в нашем космосе, которая многократно превосходит энергию, достижимую в лабораторных условиях на Земле. Несмотря на шесть десятилетий исследований, ученым до сих пор не удалось найти удовлетворительное объяснение их происхождения, соответствующее всем имеющимся данным.

Новая гипотеза, предложенная физиком из Нью-Йоркского университета Гленнис Фаррар, предлагает жизнеспособное и поддающееся проверке объяснение механизма формирования космических лучей как раз такой энергийной мощи. «Возможно, мы наконец-то смогли пролить свет на природу этих экстраординарных частиц», – подчеркивает Фаррар.

Согласно теории, такие лучи ускоряются в бурных магнитных вихрях, создаваемых при слиянии парных нейтронных звезд. Эти вихри выбрасываются из остатков взаимодействия до образования черной дыры. Этот феномен также сопровождается генерированием мощных гравитационных волн, некоторые из которых уже были зафиксированы сотрудничеством LIGO-Virgo.

Гипотеза Фаррар впервые предлагает объяснение двух самых загадочных особенностей: тесной корреляции между энергетической мощностью космических лучей и их электрическим зарядом, а также невероятной энергией некоторых из наиболее экстремальных событий.

Это открытие наделяет нас новыми возможностями для понимания наиболее энергосодержащих явлений нашего космоса, таких как слияние парных нейтронных звезд и образование черной дыры. Этот процесс лежит в основе формирования множества ценных и редких элементов, таких как золото, платина, уран, йод и ксенон.

Из теории Фаррар следует два вывода, которые могут быть проверены экспериментально в будущем. Исследование подразумевает, что космические лучи столь высоких энергий формируются в процессе слияния нейтронных звезд. При этом процессе также синтезируются редкие тяжелые элементы, такие как ксенон и теллур. Это открытие даёт исследователям новое направление для изучения: они станут искать признаки этих элементов в новых данных о космических лучах. Более того, в результате столкновений таких энергичных космических лучей могут возникать нейтрино крайне высоких энергий, сопровождаемых гравитационными волнами, возникающими при слиянии нейтронных звезд – предполагаемом источнике этих космических лучей.

Этой теории под силу расширить горизонты изучения предельно высокоэнергетических космических лучей и положительно сказаться на нашем понимании экстремальных процессов в масштабах Вселенной.

Источник: iXBT