Специалисты из международной научной группы DAMPE Collaboration сделали значимое заявление: впервые им удалось непосредственно зарегистрировать изменение энергетических характеристик космических частиц, а именно тяжелых ядер углерода, кислорода и железа, продемонстрировав универсальность этого явления. О результатах исследования, опубликованных в журнале Nature, заявлено, что они способствуют более глубокому пониманию источников частиц с исключительно высокой энергией внутри нашей Галактики.
Космические лучи представляют собой непрерывный поток заряженных частиц, поступающих на Землю из межзвездного пространства. В подавляющем большинстве это ядра атомов, обладающие огромной кинетической энергией. На протяжении длительного времени среди ученых существовали разногласия относительно того, какой фактор оказывает определяющее влияние на их движение – масса или электрический заряд частиц.
Исследование данных, полученных за девять лет наблюдений со спутника «Dark Matter Particle Explorer», продемонстрировало выраженную тенденцию: при достижении энергии приблизительно 15 теравольт интенсивность потока частиц снижается быстрее, чем предсказывалось теоретическими моделями. Данное отклонение получило название «смягчение спектра».
Для наглядности можно провести аналогию с потоком транспортных средств по автомагистрали: изначально быстрые автомобили встречаются довольно часто, однако после определенного участка их количество начинает уменьшаться – создается впечатление, что дорога оказывает «замедление» на поток.
Не менее значимо, что данный эффект демонстрируется частицами различной массы, начиная с легких и заканчивая тяжелыми, причем при одинаковой жесткости. Это однозначно свидетельствует о решающей роли электрического заряда, а не массы. Вероятность того, что наблюдаемое явление обусловлено массой, составляет менее 0,001%, что позволяет исключить эту версию с очень высокой степенью уверенности.
Полученные данные указывают на то, что ключевую роль в формировании наблюдаемого явления играют процессы, связанные с ускорением и распространением частиц в магнитных полях нашей Галактики. Другими словами, характеристики космических лучей зависят от механизмов их разгона и траектории движения в межзвездном пространстве.
Для интерпретации обнаруженного эффекта ученые анализируют ряд гипотетических сценариев. Один из них предполагает наличие источника космических лучей, расположенного неподалеку, который может увеличивать общее количество частиц и изменять форму спектра. В качестве потенциального кандидата рассматривается пульсар Geminga, ассоциируемый с остатками древней сверхновой; он соответствует необходимым параметрам расстояния и возраста, однако его непосредственное влияние пока не подтверждено.
Другая возможная интерпретация связана с особенностями распространения частиц в межзвездной среде – например, с воздействием галактических магнитных полей и турбулентности, которые могут оказывать различное влияние на частицы в зависимости от их энергетического уровня.
Данное открытие представляет собой важный рубеж в изучении космических лучей и приближает исследователей к решению одной из ключевых задач современной астрофизики высоких энергий – выяснению механизмов формирования и ускорения этих частиц внутри нашей Галактики.
