Космические ускорители разогнали частицы до предела экспресс

Оригинал: "Ultra-high-energy $$\gamma$$-ray imprints from PeV particles accelerated by supernova remnants"

· Zhen Cao, F. Aharonian, Y. X. Bai, Y. W. Bao, D. Bastieri, X. J. Bi, Y. J. Bi, W. Bian, J. Blunier, A. V. Bukevich, C. M. Cai, Y. Y. Cai, W. Y. Cao, Zhe Cao, J. Chang, J. F. Chang, E. S. Chen, G. H. Chen, H. K. Chen, L. F. Chen, Liang Chen, Long Chen, M. J. Chen, M. L. Chen, Q. H. Chen, S. Chen, S. H. Chen, S. Z. Chen, T. L. Chen, X. B. Chen, X. J. Chen, X. P. Chen, Y. Chen, N. Cheng, Q. Y. Cheng, Y. D. Cheng, M. Y. Cui, S. W. Cui, X. H. Cui, Y. D. Cui, B. Z. Dai, H. L. Dai, Z. G. Dai, Danzengluobu, Y. X. Diao, A. J. Dong, X. Q. Dong, K. K. Duan, J. H. Fan, Y. Z. Fan, J. Fang, J. H. Fang, K. Fang, C. F. Feng, H. Feng, L. Feng, S. H. Feng, X. T. Feng, Y. Feng, Y. L. Feng, S. Gabici, B. Gao, Q. Gao, W. Gao, W. K. Gao, M. M. Ge, T. T. Ge, L. S. Geng, G. Giacinti, G. H. Gong, Q. B. Gou, M. H. Gu, F. L. Guo, J. Guo, K. J. Guo, X. L. Guo, Y. Q. Guo, Y. Y. Guo, R. P. Han, O. A. Hannuksela, M. Hasan, H. H. He, H. N. He, J. Y. He, X. Y. He, Y. He, S. Hernández-Cadena, B. W. Hou, C. Hou, X. Hou, H. B. Hu, S. C. Hu, C. Huang, D. H. Huang, J. J. Huang, X. L. Huang, X. T. Huang, X. Y. Huang, Y. Huang, Y. Y. Huang, A. Inventar, X. L. Ji, H. Y. Jia, K. Jia, H. B. Jiang, K. Jiang, X. W. Jiang, Z. J. Jiang, M. Jin, S. Kaci, M. M. Kang, I. Karpikov, D. Khangulyan, D. Kuleshov, K. Kurinov, Cheng Li, Cong Li, D. Li, F. Li, H. B. Li, H. C. Li, Jian Li, Jie Li, K. Li, L. Li, R. L. Li, S. D. Li, T. Y. Li, W. L. Li, X. R. Li, Y. Li, Zhe Li, Zhuo Li, E. W. Liang, Y. F. Liang, S. J. Lin, B. Liu, C. Liu, D. Liu, D. B. Liu, H. Liu, J. Liu, J. L. Liu, J. R. Liu, M. Y. Liu, R. Y. Liu, S. M. Liu, W. Liu, X. Liu, Y. Liu, Y. Liu, Y. N. Liu, Y. Q. Lou, Q. Luo, Y. Luo, H. K. Lv, B. Q. Ma, L. L. Ma, X. H. Ma, I. O. Maliy, J. R. Mao, Z. Min, W. Mitthumsiri, Y. Mizuno, G. B. Mou, A. Neronov, K. C. Y. Ng, M. Y. Ni, L. Nie, L. J. Ou, Z. W. Ou, P. Pattarakijwanich, Z. Y. Pei, D. Y. Peng, J. C. Qi, M. Y. Qi, J. J. Qin, D. Qu, A. Raza, C. Y. Ren, D. Ruffolo, A. Sáiz, D. Savchenko, D. Semikoz, L. Shao, O. Shchegolev, Y. Z. Shen, X. D. Sheng, Z. D. Shi, F. W. Shu, H. C. Song, Yu. V. Stenkin, Y. Su, D. X. Sun, H. Sun, J. X. Sun, Q. N. Sun, X. N. Sun, Z. B. Sun, N. H. Tabasam, J. Takata, P. H. T. Tam, H. B. Tan, Q. W. Tang, R. Tang, Z. B. Tang, W. W. Tian, C. N. Tong, L. H. Wan, C. Wang, D. H. Wang, G. W. Wang, H. G. Wang, J. C. Wang, K. Wang, Kai Wang, Kai Wang, L. P. Wang, L. Y. Wang, L. Y. Wang, R. Wang, W. Wang, X. G. Wang, X. J. Wang, X. Y. Wang, Y. Wang, Y. D. Wang, Z. H. Wang, Z. X. Wang, Zheng Wang, D. M. Wei, J. J. Wei, Y. J. Wei, T. Wen, S. S. Weng, C. Y. Wu, H. R. Wu, Q. W. Wu, S. Wu, X. F. Wu, Y. S. Wu, S. Q. Xi, J. Xia, J. J. Xia, G. M. Xiang, D. X. Xiao, G. Xiao, Y. F. Xiao, Y. L. Xin, H. D. Xing, Y. Xing, D. R. Xiong, B. N. Xu, C. Y. Xu, D. L. Xu, R. F. Xu, R. X. Xu, S. S. Xu, W. L. Xu, L. Xue, D. H. Yan, T. Yan, C. W. Yang, C. Y. Yang, F. F. Yang, L. L. Yang, M. J. Yang, R. Z. Yang, W. X. Yang, Z. H. Yang, Z. G. Yao, X. A. Ye, L. Q. Yin, N. Yin, X. H. You, Z. Y. You, Q. Yuan, H. Yue, H. D. Zeng, T. X. Zeng, W. Zeng, X. T. Zeng, M. Zha, B. B. Zhang, B. T. Zhang, C. Zhang, H. Zhang, H. M. Zhang, H. Y. Zhang, J. L. Zhang, J. Y. Zhang, Li Zhang, P. F. Zhang, R. Zhang, S. R. Zhang, S. S. Zhang, S. Y. Zhang, W. Zhang, W. Y. Zhang, X. Zhang, X. P. Zhang, Yi Zhang, Yong Zhang, Z. P. Zhang, J. Zhao, L. Zhao, L. Z. Zhao, S. P. Zhao, X. H. Zhao, Z. H. Zhao, F. Zheng, T. C. Zheng, B. Zhou, H. Zhou, J. N. Zhou, M. Zhou, P. Zhou, R. Zhou, X. X. Zhou, X. X. Zhou, B. Y. Zhu, C. G. Zhu, F. R. Zhu, H. Zhu, K. J. Zhu, Y. C. Zou, X. Zuo, Y. Li

arXiv:2604.22621 · 2026-04-24 · CC BY 4.0 · 2 мин

Астрофизика высоких энергий

Остатки сверхновых оказались способны разгонять протоны до энергий в миллионы раз выше, чем в Большом адронном коллайдере.

Каждую секунду нас прошивают невидимые снаряды из глубин космоса. Это космические лучи — ядра атомов, разогнанные до скоростей, почти неотличимых от скорости света. Их энергия в сотни миллионов раз превышает ту, что доступна нашим самым мощным ускорителям. Откуда берётся эта чудовищная сила? Долгое время подозрение падало на ударные волны от взрывов сверхновых — гигантских фейерверков, которыми заканчивается жизнь массивных звёзд. Но поймать такой ускоритель за работой на пределе его возможностей никак не удавалось.

Теперь завеса приподнялась. Китайская обсерватория LHAASO, раскинувшаяся высоко в горах, как гигантская сеть для ловли света, зарегистрировала мощнейшее гамма-излучение от двух остатков сверхновых — G150.3+4.5 и γ-Cygni. Эти объекты уже немолоды: им десятки тысяч лет, их ударная волна замедлилась. Но именно сейчас, словно выдохнув накопленную мощь, они выстреливают частицами с энергией вплоть до нескольких петаэлектронвольт. Это в тысячу раз больше, чем может дать Большой адронный коллайдер. Гамма-лучи, которые видит LHAASO, — не прямое свечение ускоренных частиц, а отголосок их столкновений с облаками межзвёздного газа — водорода и пыли.

Петаэлектронвольт (ПэВ) — это энергия летящего комара, сжатая в одно атомное ядро. Один такой протон несёт в себе столько же движения, сколько теннисный мяч, поданный профессионалом.

Ключевая улика — форма свечения. Телескоп видит два, а местами и три отчётливых компонента: один, более размытый, светится на умеренных энергиях, другой, компактный, — на самых высоких. И этот компактный источник совпадает с положением плотных молекулярных облаков. Внутри же самих остатков нет мощных пульсаров (вращающихся нейтронных звёзд с ветром), которые могли бы подделать картину. Значит, в облака врезаются именно протоны, разогнанные ударной волной сверхновой. Это первое прямое указание на то, что старые остатки сверхновых всё ещё способны работать ускорителями на петаэлектронвольтных энергиях, освещая окрестные туманности, как прожектором.

Удивительно, но пик ускорения приходится не на момент взрыва, а на конец фазы свободного разлёта — когда оболочка звезды, расширяясь, сгребает перед собой межзвёздный газ, словно бульдозер, и создаёт идеальные условия для серфинга частиц на ударной волне.

Весь граф →

Остаток сверхновой G150.3+4.5 настолько велик на небе, что занимает площадь в 50 раз больше полной Луны, но увидеть его можно только в гамма-лучах.

В романе «Академия» Айзека Азимова космические лучи используются как источник энергии для галактической цивилизации — никто тогда не знал, что их настоящие источники могут быть так близки.

Учёные

Enrico Fermi Henri Poincaré Fritz Zwicky Joseph Weber Stephen Hawking Rainer Weiss

Понятия

сверхвысокоэнергичный гамма-квант остаток сверхновой источник космических лучей сверхвысоких энергий джеты сверхновых космический ускоритель туманность пульсарного ветра ускорение частиц излом излучение света нейтронной звездой крабовидная туманность структура нейтронной звезды звёздный взрыв пульсар тэв центральный двигатель звёзды населения III черенковское излучение звёздный остаток предшественник гамма-излучение

Я автор

Космические ускорители разогнали частицы до предела экспресс