Космические лучи — это потоки космических частиц, 87% которых составляют протоны, 12% — ядра гелия, а 1% приходится на более тяжелые ядра. Эти лучи «прилетают» на Землю из комического пространства и порой достигают энергии, превышающей 8*1018эВ («нормальный» уровень энергии космических лучей составляет 1014−1015 эВ). Эта энергия в миллионы раз больше, чем та, которой достигают частицы в Большом адронном коллайдере.
Эти лучи давно интересуют ученых, так как их взаимодействие с реликтовым радиоактивным излучением, которое осталось после Большого взрыва, должно было погасить потоки высокоэнергетических частиц. Кроме того, частицы с большим уровнем энергии плохо удерживаются магнитным полем Галактики. Более 50 лет физики исследуют их происхождение.
Принцип методики, с которой обнаруживают и регистрируют высокоэнергетические космические лучи, основан на изучении направления атмосферных ливней.
Взаимодействуя с ядрами атмосферы, высокоэнергетические космические лучи создают большое число вторичных частиц, например электронов или позитронов. Атмосферным ливнем называют поток этих вторичных частиц, который «проливается» на несколько десятков квадратных километров.
С 2004 по 2016 год исследователи из обсерватории Пьера Оже изучали атмосферные ливни, оставленные высокоэнергетическими космическими лучами. Ученые проанализировали данные 1600 водных детекторов, покрывающих площадь 3000 км².
Поскольку, взаимодействуя с магнитным полем Галактики, заряженные частицы, из которых состоят высокоэнергетические космические лучи, отклоняются от своего первоначального пути, при анализе данных ученым пришлось учесть влияние неоднородного магнитного поля Галактики. Также они учли отклонения лучей, связанные с потерей энергии от столкновения с межзвездным веществом.
На основании полученных данных астрономы построили модель распространения высокоэнергетических космических лучей. Выяснилось, что это излучение неоднородно, иначе говоря, анизотропно.
Если бы источник космических лучей находился внутри Млечного Пути, максимум потока находился бы близко к области галактического центра. Однако оказалось, что космический луч огибает центр Галактики. Такое «положение» луча можно объяснить, только если «горячая точка» — источник высокоэнергетических космических лучей — лежит вне нашей Галактики.
Так ученые сделали вывод, что лучи со сверхвысокой энергией попадают в Млечный Путь из другой части космоса.
Исследование опубликовано в журнале Science.
Ранее российские астрофизики измерилигравитационный шум Млечного Пути.
Евгения Щербина
