Американские ученые из Нью-Йоркского университета предложили теорию, объясняющую происхождение космических лучей сверхвысокой энергии (КЛУВЭ) — мощнейших лучей во Вселенной. Исследование опубликовано в научном журнале Physical Review Letters (PRL).
КЛУВЭ достигают экстремально высоких значений энергии, превышающих 10201020 электронвольт (эВ). Это в миллионы раз больше энергии частиц, создаваемых в Большом адронном коллайдере и любых других ускорителях на Земле. Несмотря на 60 лет исследований, их происхождение оставалось загадкой.
Команда пришла к выводу, что КЛУВЭ ускоряются в турбулентных магнитных потоках, возникающих при слиянии двух нейтронных звезд. Этот процесс также создает черные дыры, сопровождаемые мощными гравитационными волнами.
Научная работа объяснила две ключевые особенности КЛУВЭ: тесную связь между их энергией и электрическим зарядом, а также необычайно высокую энергию некоторых событий.
Теория также предсказывает, что самые высокоэнергетические КЛУВЭ состоят из редких элементов, таких как ксенон и теллур, образованных в результате r-процесса (быстрого захвата нейтронов) при слиянии нейтронных звезд.
Это открытие может стимулировать поиск таких элементов в данных о космических лучах. Кроме того, нейтрино чрезвычайно высокой энергии, возникающие при столкновениях КЛУВЭ, должны сопровождаться гравитационными волнами от слияния нейтронных звезд.
Исследование также предлагает новый инструмент для изучения самых катастрофических событий во Вселенной, таких как слияние нейтронных звезд, которое отвечает за создание многих драгоценных и экзотических элементов, включая золото, платину и уран.
Ранее ученые раскрыли тайну космических ударных волн.