Десь у нашій галактиці існують «двигуни», здатні розганяти атомні частинки майже до швидкості світла.
Серед можливих джерел цих надвисокоенергетичних космічних «куль» давно розглядають вибухи зірок — супернові. Проте щодо частинок із найбільшою енергією науковці тривалий час сумнівались у цій гіпотезі.
Втім, нещодавнє комп’ютерне моделювання міжнародної групи фізиків дало нову надію — схоже, в перші роки після вибуху зірка все ж може перетворитися на найпотужніший прискорювач у Всесвіті.
Протягом понад ста років вчені шукають джерела космічних променів — заряджених частинок, які постійно досягають Землі. Визначити їхнє походження непросто: магнітні поля в Галактиці спотворюють траєкторії частинок, ніби пляшку, викинуту на берег бурхливим океаном.
Одним із можливих джерел залишається знаменита супернова Тихо — зірка, вибух якої спостерігали ще в 1572 році. Це був термоядерний вибух білого карлика, внаслідок чого утворилися сильні магнітні поля.
Проте в 2023 році дослідники проаналізували ці поля і дійшли висновку: їхня здатність генерувати космічні промені значно менша, ніж передбачали моделі. Це не виключає супернові з переліку потенційних джерел, але ставить під сумнів їхню ефективність як надпотужних прискорювачів.
Однак на Землю іноді потрапляють частинки з енергією у тисячі разів більшою, ніж може створити навіть Великий адронний колайдер. Їх називають PeV-частинками (від «петаелектронвольт») — і їхнє походження досі залишається загадкою. Припускають, що за ними стоять гіпотетичні об’єкти — так звані PeVatron-и.
Фізики Роберт Брозе (Університет Потсдама, Німеччина), Юрій Сущ (Центр енергетичних та екологічних досліджень Іспанії) і Джонатан Макі (Інститут передових досліджень, Дублін) вважають, що саме вмираючі зірки можуть бути цими загадковими PeVatron-ами.
За їхньою теорією, все залежить від початкових умов. Перед вибухом зірка має викинути достатньо матеріалу, аби навколо неї утворилася щільна оболонка. У момент вибуху ударна хвиля стикається з цією оболонкою, створюючи потрібну турбулентність для прискорення частинок до екстремальних енергій.
Але критичною є саме перша декада після вибуху — лише в цей короткий період умови є сприятливими для утворення PeV-частинок.
«Ймовірно, лише дуже молоді залишки супернових у щільному середовищі здатні прискорювати частинки до енергій PeV-рівня», — зазначають дослідники.
Якби зірка Тихо вибухнула трохи пізніше, можливо, сучасні астрономи стали б свідками потужного потоку космічних променів.
Можливо, вже найближчим часом новий вибух зірки десь у нашому космічному «сусідстві» допоможе нарешті розкрити таємницю PeVatron-ів.
