Астрономы обнаружили атмосферные ливни частиц, вызванные попаданием фотонов с энергией более сотни тераэлектронвольт происхождением из Крабовидной туманности. Зафиксировать частицы удалось с помощью оборудования Tibet air shower array. «Это первый зарегистрированный случай попадания квантов света с такой огромной энергетикой от выявленного источника, а не в составе космических лучей неопределённого происхождения» — передают авторы статьи, публикуемой в издании Physical Review Letters, которая также доступна в оригинале на arxiv.org.
С земной атмосферой часто сталкиваются частицы, прилетевшие из космоса. Встречаются как отдельные, так и составные частицы разнообразного происхождения, порождённые различными источниками (к примеру, метеоритами) и наделённые энергией широкого диапазона. Чаще всего самые высокоэнергетические события вызваны космическими лучами, являющимися потоками частиц, которые прибывают из любых направлений. Нередко выявить их источник невозможно, но в отдельных случаях удавалось провести отожествления, в том числе с активными и сверхновыми галактическими ядрами.
Взаимодействия космических частиц с земными и выделение энергии
Взаимодействие этих частиц с атомными ядрами в верхней толще атмосферы даёт ряд реакций, приводящих к возникновению огромного числа вторичных частиц, то есть атмосферному ливню. Часть из них доходит до земной поверхности и может быть зафиксирована. Поскольку первичный удар возникает на большой высоте, вызванные одной высокоэнергетической частицей «элементы» способны распространиться на сотни квадратных километров.
В Крабовидной туманности присутствует излучение электромагнитных волн, от радиочастот до предельно мощного гамма-диапазона с экстремальной энергией, значение которой выражается десятками тераэлектронвольт.
В деятельности физиков, работающих с Tibet air shower array, в первый раз зарегистрированы фотоны из известного источника, у которых излучаемая энергия превышает сотню электронвольт.
Учёные получили 24 зафиксированных случая при предполагаемом числе событий от космических лучей 5,5 (приравнивается к статистической значимости 5,60). Причём в четырёх случаях показатель энергии был даже более 250 тераэлектронвольт (прогнозируемое количество 0,8, значимость по статистике 2,40)
Случаи зарегистрированы посредством наземных сцинтилляционных детекторов и мюонного подземного оборудования, улавливающего черенковскую активность вторичных мюонов. В настоящее время детекторы прибора Tibet air shower array занимают площадь 3,4 тыс. кв. м. Дифференциация между фотонами и массивными частицами космических лучей осуществлялась на основе численности генерируемых мюонов. Со сравнимой энергией фотон даёт значительно меньше мюонов.
В 2019 году на наиболее чувствительном детекторе, находящемся в КНДР, также был положен старт наблюдениям. Впервые обнаружить источник нейтрино сверхвысоких энергий (это блазар) получилось в 2018-м. Лучи из космоса оказывают воздействие не только на нашу планету, но и прочие космические объекты. Не так давно астрофизики подтвердили, что цвет Европы – спутника планеты Юпитер – обусловлен, в том числе, частицами со сверхвысокой энергией.
