Космические зонды нашли "ускоритель", разгоняющий космические лучи

Четверка зондов MMS помогла ученым обнаружить, что космические лучи, представляющие угрозу для здоровья человека, могут рождаться в останках далеких умерших звезд благодаря необычной ряби, "гуляющей" по ударным волнам в выбросах сверхновой.

"Спутники MMS впервые позволили нам получить данные по структуре ударных волн на столь небольших масштабах. Открытие "ряби" в ударных волнах и прямые наблюдения за ней позволили нам понять, как такие структуры могут возникать и какими свойствами они обладают. Мы приблизились ближе к пониманию того, как ударные волны могут порождать космические лучи", — рассказывает Андреас Йохландер (Andreas Johlander) из Института космической физики в Упсале (Швеция).

Космические лучи представляют собой тяжелые ионы различных элементов, разогнанные до околосветовых скоростей своеобразным природным "ускорителем частиц", в роли которого, как сегодня считают ученые, в основном выступают сверхновые звезды. Ученые сегодня активно изучают такие лучи, так как они представляют угрозу для нормальной работы электроники, здоровья человека и даже оказались связаны с понижением остроты ума у астронавтов.

Частицы в их останках, в соответствии с современными представлениями, ускоряются до очень высоких энергий в результате того, что порожденная взрывом звезды ударная волна сталкивается с ранее сброшенными внешними оболочками звезды, разогревает эту материю и заставляет часть ее атомов "катапультироваться" в открытую межзвездную среду.

Раньше, как отмечает Йохландер, ученые считали, что эта волна является, по сути, плоским объектом, который просто сталкивается со сосредоточениями массы и передает им свою энергию. "Четверка" зондов MMS, запущенных НАСА в марте 2015 года, позволила физикам впервые проверить, так ли это на самом деле.

Для этого авторы статьи длительное время наблюдали за тем, что происходит на границе между "магнитным щитом" Земли, защищающем нас от заряженных частиц, и солнечным ветром, где существует область, аналогичная той, которая есть между ударной волной сверхновой и ее газопылевым "коконом".

В октябре прошлого года произошел мощный корональный выброс плазмы на Солнце, который "сжал" магнитосферу Земли и позволил зондам MMS "окунуться" в чистую плазму солнечного ветра, и проследить за тем, что происходит в точке ее контакта с магнитным щитом планеты.

Эти наблюдения неожиданно показали, что на самом деле в ударной волне есть структуры, которые физики назвали "рябью" – периодические колебания, уменьшавшие или увеличивавшие силу магнитного поля. Эта рябь, если она существует внутри ударных волн в сверхновых, может служить одним из основных механизмов разгона и выброса частиц из останков погибших звезд, и дальнейшее изучение этого процесса при помощи зондов MMS, как надеются Йохландер и его коллеги поможет понять, как именно это происходит.