Частица с энергией $10^{18}$ эВ — как теннисный мяч, летящий со скоростью 200 км/ч. Откуда берутся такие снаряды? Гамма-всплески — это мощные взрывы, которые выбрасывают вещество узким пучком, как прожектор. Большинство таких пучков широкие, как свет фонаря. Но есть редкие — узкие, как лазерная указка. Они бьют точнее и тратят меньше энергии впустую.
Авторы рассмотрели узкие джеты в ближней Вселенной — не дальше 4 миллиардов световых лет. Близость важна: частицы не успевают растерять энергию по дороге. Модель совпала с данными обсерватории Пьера Оже: состав частиц получился на 65% из протонов и на 34% из гелия, как и наблюдается. Предсказанные потоки нейтрино и гамма-излучения не превышают того, что видят детекторы. Раньше было непонятно, как гамма-всплески могут давать нужные частицы без лишнего излучения. Теперь ясно: редкие узкие джеты вблизи нас решают эту задачу.
Гамма-всплеск GRB 221009A был настолько ярким, что его назвали «самым ярким за всё время наблюдений» (BOAT — Brightest Of All Time). Его джет имел угол раскрытия всего 0.8 градуса — как если бы луч фонарика с расстояния в километр освещал монету.
Идея о том, что редкие и мощные космические взрывы могут быть источниками самых энергичных частиц, перекликается с концепцией «гамма-всплесков как оружия» из научной фантастики, например в романе «Гиперион» Дэна Симмонса, где подобные явления связываются с катастрофическими событиями.