Под названием «космические лучи» скрывается не только свет, то есть фотоны, но и протоны, электроны и другие частицы. Все они летят к нам от звезд. Иногда ученые могут даже с уверенностью сказать, от каких именно. К примеру, в земную атмосферу постоянно врываются солнечные протоны. Недавно одна из обсерваторий уловила прибывшие на нашу планету электроны и позитроны с беспрецедентной энергией. Они точно «родом» не с Солнца, но у ученых есть предположения, откуда они могут быть.
Обсерватория H.E.S.S. для исследования космических лучей / © H.E.S.S. Collaboration
Наша Галактика полна гигантских ускорителей частиц, с которыми не может сравниться даже Большой адронный коллайдер. К примеру, когда тяжеловесная звезда «умирает» и взрывается сверхновой, ее вещество разлетается с такими скоростями, что в этом потоке происходит синтез новых химических элементов.
Если ядро такого светила при этом не «схлопывается» в черную дыру, то сжимается до состояния нейтронной звезды (пульсара) — сверхплотного сгустка нейтронов, — и его мощное магнитное поле тоже разгоняет частицы до скоростей, сравнимых со скоростью света. Так от «погибших» звезд к нам прилетают электроны, их «зеркальная» противоположность — позитроны — и даже целые атомные ядра, которые мы улавливаем и называем космическим излучением.
Недавно международная команда ученых сообщила об обнаружении самых мощных электронов и позитронов в истории наблюдений. Авторы статьи, опубликованной в Physical Review Letters, отметили, что энергия этих частиц достигала 40 тэраэлектронвольт — 40 триллионов электронвольт. Для сравнения, энергия фотонов, несущих нам видимый свет, составляет около двух с половиной или трех электронвольт.
Специально созданная для «поимки» космических частиц обсерватория H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) в Намибии уловила их по так называемому черенковскому свечению, которое они создают в момент пролета сквозь земную атмосферу.
Как объяснили физики, частицы с такой энергией не могли бы долететь к Земле откуда-нибудь с другого края Галактики: они имеют свойство довольно быстро ослабевать «по пути». Поэтому их источник должен располагаться где-то в окрестностях Солнечной системы — по расчетам, не более чем в нескольких тысячах световых лет от нас. Поэтому интересно рассмотреть возможные варианты «экстремальных» звезд в таком радиусе.
Например, в 960 световых годах от нас, в южном созвездии Парусов, есть пульсар Вела. Это бывшее ядро звезды, которая вспыхнула сверхновой 11-12 тысяч лет назад и была тогда несколько ближе. Кстати, с помощью той же обсерватории H.E.S.S. удалось установить, что от этого пульсара исходит излучение мощностью до 20 тераэлектронвольт.
Еще можно упомянуть расположенную примерно в 800 световых годах массивную звезду в системе Гамма Парусов. Сейчас она «весит» в девять раз больше Солнца, но изначально, всего примерно пять миллионов лет назад, имела массу целых 35 Солнц. За сравнительно недолгий срок своего существования она растеряла большую часть вещества, которое исходило от нее мощными звездными ветрами. Столь необычные примеры называют звездами Вольфа — Райе, и они тоже могут быть источниками высокоэнергичных частиц.
