Космические лучи — это частицы, которые носятся по нашей Галактике с огромными скоростями. Их энергия может быть в миллионы раз больше, чем у частиц в самом мощном земном ускорителе. Но чем выше энергия, тем меньше таких частиц: на графике их числа есть заметный излом, который называют коленом. Долгое время считалось, что все источники космических лучей имеют одинаковый предел энергии — как будто каждая фабрика выпускает товар только до определённой цены. Но тогда колено было бы резким обрывом, а на самом деле оно плавное.

Новая работа предлагает другой взгляд. Источники — это остатки взорвавшихся звёзд, и они не одинаковы: одни мощнее, другие слабее. Если у каждого источника свой предел энергии, то вместе они дают плавный изгиб. Авторы показали, что форма колена зависит от того, как распределены эти пределы. Например, когда пределы подчиняются логнормальному закону (много средних, мало очень сильных и очень слабых), излом получается гладким. А если есть длинный хвост из очень мощных источников, то после колена наклон графика почти не меняется.

Чтобы проверить идею, учёные сравнили расчёты с измеренным спектром протонов — самых распространённых частиц в космических лучах. Оказалось, что для объяснения данных нужна группа источников с довольно близкими пределами энергии: разброс всего около 0,24 в логарифмической шкале. Это меньше, чем ожидалось бы от всех остатков сверхновых в Галактике. Значит, колено формирует не вся разношёрстная толпа источников, а лишь сравнительно однородная их часть — те, что способны разгонять частицы до энергий в миллионы миллиардов вольт.

Такой подход снимает необходимость в жёстком универсальном пределе для всех остатков сверхновых. Вместо одной общей границы — множество частных, и их совокупность создаёт плавный изгиб. Это похоже на город, где небоскрёбы имеют разную высоту: панорама получается ступенчатой, но издалека кажется плавной линией. Понимание формы колена помогает уточнить, какие именно звёздные взрывы вносят главный вклад в космические лучи высоких энергий.