Ученые нашли объяснение аномальной энергии частицы Аматэрасу

Частица Аматэрасу, зафиксированная детектором Telescope Array в 2021 году, обладала энергией в 244 эксаэлектронвольта, что противоречит современным моделям космических лучей. Авторы исследования в Physical Review Letters предположили, что этот рекордный заряд несет не протон, а ядро сверхтяжелого элемента, способное преодолевать межгалактические расстояния без потери скорости.

Проблема космических лучей сверхвысоких энергий заключается в реликтовом излучении, которое заполняет космос. Столкновение с его фотонами замедляет летящие частицы, поэтому самые мощные из них должны приходить из близких к нам областей. Однако Аматэрасу прибыла из практически пустого пространства, где нет объектов, способных разогнать материю до таких показателей.

Физики предположили, что в роли частицы выступило ядро тяжелого элемента, например платины. Такие структуры образуются при экстремальных катаклизмах, вроде столкновения нейтронных звезд. Компьютерное моделирование показало, что сверхтяжелые ядра теряют энергию медленнее легких частиц. Это позволяет им сохранять высокую скорость на пути из далеких источников, которые ранее исключались из расчетов.

Сравнение гипотезы с данными обсерваторий Pierre Auger и Telescope Array подтвердило, что присутствие тяжелых ядер лучше объясняет редкие и мощные события в космосе. Если выводы исследователей верны, астрофизикам придется пересмотреть механизмы ускорения частиц во Вселенной, сместив фокус на процессы, порождающие тяжелые элементы и гравитационные волны.