В самой близкой сверхновой не хватает важного компонента: это ставит под сомнение теории

Фото: IFLS

Сверхновая SN 2023ixf предоставила астрономам необычную возможность, когда взорвалась в прошлом году. К сожалению, это скорее углубило, чем решило проблему объяснения космических лучей. Это также поставило под сомнение модели сверхновых. Исследование было опубликовано в журнале Astronomy and Astrophysicals, пишет IFLScience.

Большинство сверхновых, которые обнаруживают астрономы находятся на расстоянии миллиардов световых лет от Земли, что ухудшает возможность их тщательного исследования. Но сверхновая SN 2023ixf возникла в галактике Вертушка на расстоянии 21 млн световых лет от Земли и это самый близкий взрыв звезды за последние 10 лет. Эта сверхновая предоставила лучшую возможность для астрономов изучить образование гамма-лучей сверхновой с момента начала работы космического телескопа Ферми в 2008 году.

Космические лучи

По словам ученых, расчеты показывают, что сверхновые преобразуют примерно 10% своей общей энергии в ускорение космических лучей. Но никогда еще не удавалось увидеть этот процесс напрямую.

Космические лучи представляют собой потоки заряженных частиц, в основном протонов, которые ускоряются до почти скорости света в результате разных астрономических событий. Но когда астрономы говорят, что они возникли в результате астрономических событий, они делают предположения, основанные на отсутствии очевидного альтернативного объяснения. Неизвестно, какие события их создают и в каких количествах.

Хотя кажется, что легко проверить источник появления космических лучей, на самом деле существуют две проблемы. Во-первых, даже если что-то движется со скоростью в 99,9% от скорости света, оно может отставать от фотонов, выпущенных в то же время, на тысячи лет, если расстояние достаточно большое. Во-вторых, магнитные поля, в том числе и на Земле, искривляют пути прилетающих заряженных частиц, поэтому нельзя точно определить направление, откуда они прилетают.

В то же время космические лучи производят гамма-лучи, когда они проходят не через полный вакуум. После формирования гамма-лучи не меняют свое направление из-за магнитных полей. Всплеск космических лучей, столкнувшийся с газовыми облаками вокруг сверхновой, должен был произвести гамма-лучи, источник которых можно было бы отследить. Таким образом, сверхновая SN 2023ixf предоставила возможность увидеть, сколько связанных с ней гамма-лучей можно обнаружить.

Слишком мало космических лучей

Но телескоп Ферми обнаружил на удивление мало космических лучей. Расчеты показали, что SN 2023ixf преобразовала всего 1% энергии в ускорение космических лучей в течение нескольких дней после взрыва звезды. Это не исключает того, что сверхновые являются производителями космических лучей, но это означает, что нужно больше узнать об их создании, говорят ученые.

Существуют разные типы сверхновых, поэтому то, что ни одна из них не произвела много космических лучей, не означает, что ни одна из них не создает эти лучи. Чтобы проверить это, нужны наблюдения за большим количество близких сверхновых. Ученые также рассматривают возможность того, что SN 2023ixf действительно создала много космических лучей, но они и возникающие в результате гамма-лучи были направлены в другу сторону.

Тем не менее, полученные результаты являются загадкой. Во время взрывов большинства сверхновых создается ударная волна, которая должна толкать частицы перед собой, создавая космические лучи. Если SN 2023ixf создала не так много лучей, это требует объяснений.

В то же время, астрономы уже знают, что остатки сверхновых, которые взорвались тысячи лет назад, все еще выпускают космические лучи, которые затем создают гамма-лучи, проходя через близлежащий газ, выброшенный перед взрывом. Но скорость образования этих остатков не может объяснить все видимые космические лучи: либо большая их часть появляется в результате самого взрыва, либо существует какой-то другой источник.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform