В нашей галактике обнаружены следы ПэВатронов

Международная группа ученых впервые зафиксировала распространение гамма-лучей сверхвысоких энергий через галактику Млечный Путь. Данные могут подтверждать существование еще не обнаруженных напрямую космических ускорителей ПэВатронов, испускающих космические лучи с энергиями, достигающими петаэлектронвольт (ПэВ). Статья опубликована в журнале Physical Review Letters.

Космические лучи, или потоки частиц высокой энергии, — основной источник радиации на Земле. Ученые предполагают, что космические лучи могут испускаться ПэВатронами. Возможно, ПэВатроны появляются при взрывах сверхновых, в областях звездообразования и сверхмассивных черных дыр. Однако такие ускорители еще не наблюдались напрямую. Если ПэВатроны существуют, их космические лучи должны оставлять следы гамма-лучей. Астрофизики зарегистрировали излучение, которое подходит на эту роль.

«Ученые считают, что гамма-лучи высокой энергии могут быть произведены ядерным взаимодействием между космическими лучами высокой энергии, выходящими из самых мощных источников, и межзвездным газом в галактике Млечный Путь», — рассказывает соавтор исследования Хуан Цзин.

В наблюдениях ученые использовали наземный комплекс телескопов, занимающий практически 70 тыс. м², и подземные мюонные детекторы, расположенные на Тибетском плато. Наибольшая зарегистрированная энергия луча составила практически петаэлектронвольт (10¹⁵ эВ), что на три порядка больше, чем любое известное гамма-излучение, связанное с космическими лучами, или энергия, достигнутая людьми в лабораторных условиях.

Теперь ученые стремятся определить, функционируют ли сейчас гипотетические ПэВатроны. Если от неактивных ускорителей мы можем наблюдать только след (космические лучи, которые они производили несколько миллионов лет назад), то активные ПэВатроны позволят ответить на множество волнующих астрономов вопросов. Также ученые планируют искать следы ПэВатронов в Южном полушарии и подтвердить наблюдения гамма-излучения с помощью детекторов нейтрино в Антарктиде. Исследования также могут помочь в поисках темной материи, поскольку подземные детекторы позволили ученым вычесть фоновый шум космических лучей, создающих гамма-излучение, и обнаружить гамма-лучи, которые, вероятно, исходят от темной материи.