Эхо взрыва в тихой гавани ✛ ✎ ✦

Оригинал: "A United Model for the cosmic ray energy spectra and anisotropy in the energy range 100 - 100 000 GeV"
arXiv:1203.6458 · 2012-03-29 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Недавний взрыв сверхновой в десятках парсек от нас объясняет изломы протонного спектра и рост анизотропии.

В тихой гавани Местного пузыря — разреженной полости горячего газа вокруг Солнца — недавно прогремел взрыв. Сверхновая вспыхнула в десятках парсек от нас, и её эхо до сих пор гуляет по окрестностям, меняя картину космических лучей.

Долгое время считалось, что поток частиц из Галактики однороден, как свет от множества далёких фонарей. Но данные по анизотропии — неравномерности потока по направлениям — упорно не желали ложиться в эту схему. С ростом энергии частиц анизотропия росла быстрее, чем предсказывали стандартные модели. Спектр протонов тоже вёл себя странно: при 200 ГэВ он становился жёстче, а выше 50 ТэВ — снова мягче.

Авторы добавили в общую картину один точечный источник — сверхновую, взорвавшуюся 30 тысяч лет назад на расстоянии 18,4 парсека. Энерговыделение в космические лучи — $10^{51}$ эрг, как у обычной сверхновой.

Ключевой ход — малый коэффициент диффузии в Местном пузыре. Частицы здесь рассеиваются в магнитных полях в тысячу раз медленнее, чем в среднем по Галактике. Поэтому вклад близкого взрыва не размазывается по небу, а остаётся заметным пучком, который и создаёт наблюдаемую анизотропию. Тот же источник объясняет изломы спектра: его частицы добавляются к общему фону, упрочняя спектр при 200 ГэВ, а выше 50 ТэВ поток от источника иссякает — он ещё не успел накопить частицы таких энергий.

Модель проверяема. Будущие точные измерения спектра и анизотропии в области 10–100 ТэВ покажут, действительно ли мы живём внутри эха недавнего взрыва. Пока же картина складывается: тихая гавань оказалась не такой уж тихой, и эхо сверхновой до сих пор формирует поток частиц, который мы измеряем.

Пульсар Геминга, возможно, родился во взрыве сверхновой всего в 60 парсеках от нас, и его ударная волна могла сформировать Местный пузырь — полость горячего газа, в которой мы сейчас находимся.

Учёные
Enrico FermiErnest RutherfordFritz Zwicky
Понятия
гигаэлектронвольт тераэлектронвольт спектр космических лучей пузырь сверхвысокоэнергичный гамма-квант звёздный взрыв излом сверхновая с парной нестабильностью выделение энергии сверхновая типа Ia солнечная вспышка эрг солнечный радиус Кассиопея A ядро уравнение состояния нейтронной звезды спектр килоэлектронвольт свойства нейтронных звёзд фотосфера