Новости

Солнце со всеми кружащимися вокруг него планетами, кометами и астроидами погружено в настоящую горячую «баню» из огромного количества заряженных элементарных частиц и атомных ядер с самой разной энергией. Эти частицы, впервые обнаруженные австрийцем Виктором Гессом в 10−х годах прошлого века, называют космическими лучами. Иногда к ним причисляют и кванты света, фотоны очень высоких энергий — благо методы обнаружения очень энергичных фотонов почти такие же, как и для частиц других типов.
Предполагается, что до огромных энергий все эти частицы разгоняются на фронтах ударных волн — например, разбегающихся от взрывов сверхновых. Тем не менее ученые предложили несколько таких механизмов, и какой из них вносит основной вклад, проверить сложно: межзвездное магнитное поле запутывает траектории космических лучей в Галактике, и откуда они происходят, в большинстве случаев остается непонятным.
Давний и очень спорный вопрос — и влияние космических лучей на жизнь землян. Конечно, протон с энергией в сотни гигаэлектрон-Вольт (1 ГэВ = 109 электрон-Вольт) способен при торможении разбить не одно атомное ядро, и если на его пути окажется молекула ДНК, содержащая ее клетка вполне может стать неработоспособной или даже раковой. Более того, среди космических лучей встречаются частицы с совершенно убойными энергиями в 300 млрд ГэВ; это вполне макроскопическая величина, сродни кинетической энергии теннисного мяча на профессиональной подаче. Однако такие события — все-таки редкость, и получить то же повреждение ДНК от естественного радиоактивного распада земных ядер куда вероятнее.
Тем не менее, многие ученые полагают, что поток космических лучей может влиять на образование облаков в земной атмосфере, а через них — на климат. Огромное количество вторичных частиц, образующихся при ударе космического луча по какой-нибудь молекуле в земной атмосфере, может стать зародышами конденсации микроскопических капелек воды и аэрозолей и таким образом влиять на прозрачность атмосферы и на осадки.
Если этот эффект действительно имеет большое значение, можно сделать очень далеко идущие выводы — например, о влиянии солнечной активности на среднюю температуру планеты. Поток заряженных частиц от нашей звезды, встречающих космические лучи на границе Солнечной системы, мешает им проникать в ее внутренние части, и это особо касается частиц небольших энергий, которые потенциально важнее для климата.
Как выяснилось, в центральной части спиральной галактики NGC 253, расположенной примерно в 8−10 млн световых лет на границе созвездий Кита и Скульптора, плотность космических лучей в 2000 раз выше, чем в окрестностях Солнечной системы! Статья ученых под руководством Далибора Недбола из пражского Карлова университета принята к публикации в Science.
Галактика NGC253 во многом походит на нашу собственную, Млечный Путь. Это тоже спираль гигантских даже по галактическим меркам масштабов. Черная дыра в ее центре ведет себя очень скромно, заметно проявляя свое присутствие лишь в радиодиапазоне. Иными словами, эта система не относится к числу галактик с активным ядром.
Главное отличие NGC253 — чудовищный темп образования новых звезд вблизи ее центра. Последние 20−30 млн лет в пределах 1 тыс. световых лет от него звезды рождаются с той же частотой, что и во всей нашей Галактике (которая в поперечнике достигает 100 тыс. световых лет). И значительная часть этих звезд — горячие массивные светила, которые светят ярко, живут очень недолго и через несколько миллионов лет взрываются, как сверхновые. Частота таких взрывов в ядре NGC253 оценивается в три взрыва за столетие. Земные астрономы не видели вспышек в нашей Галактике со времен Кеплера.
Такое количество сверхновых и относительная близость NGC253 дают ученым шанс проверить свою теорию происхождения космических лучей. Еще в середине 1990−х годов теоретики предсказали, что от этой галактики должен приходить вполне заметный поток гамма-квантов с энергией в сотни и тысячи ГэВ. Они должны в изобилии рождаться при взаимодействии заряженных космических лучей с межзвездным веществом, плотность которого в центральной плотной области галактики также высока.
Чтобы поймать высокоэнергичные фотоны от NGC253, астрономы направили в ее сторону четыре телескопа Стереоскопической высокоэнергичной системы HESS (High Energy Stereoscopic System), которая позволяет устанавливать направление прихода космических лучей и измерять их энергию.
За 119 часов наблюдений, которые проводились в 2005, 2007 и 2008 году, ученые, за вычетом шума, зафиксировали приход всего 247 гамма-квантов с энергией больше 220 ГэВ со стороны галактики NGC253 — в среднем один высокоэнергичный фотон каждые полчаса. Поток этих гамма-квантов был относительно стабильным, что более или менее исключает возможность их генерации активной черной дырой. Источником фотонов оказалась центральная область NGC253, что также свидетельствует в пользу теории ускорения частиц в ударных волнах от центральных сверхновых.
Как рассказал  Infox.ru один из соавторов публикации в Science Дмитрий Клочков из германского Тюбингенского университета, до сих пор такие фотоны удавалось зафиксировать лишь из нашей Галактики и из Большого Магелланова Облака — карликового спутника Млечного Пути.
«До этого все внегалактические источники ТэВ-ного излучения, за исключением Большого Магелланова Облака, являлись активными галактическими ядрами», — пояснил астроном. Однако активные галактики не в счет, подчеркнул ученый: там интенсивное пожирание газа сверхмассивной черной дырой самостоятельно ускоряет частицы до очень высоких энергий, и проверке теории ускорения на ударных волнах это никак не помогает. «NGC253, напротив, является вполне «нормальной» галактикой, похожей на нашу, за исключением высокого темпа звездообразования», — говорит Дмитрий Клочков.