Рентгеновская обсерватория "Судзаку" исследовала космические лучи

Рентгеновская обсерватория "Судзаку" позволила получить новые данные о происхождении высокоэнергетичного гамма-излучения, попадающего на Землю из космоса, сообщает NASA.

В этом году уже неоднократно обсуждались так называемые космические лучи - высокоэнергетичные частицы (в основном протоны), попадающие в верхние слои атмосферы из космоса. Термин "лучи" не очень удачен, однако он сохраняется в силу исторических причин. В этой заметке мы будет для ясности вместо традиционного "космические лучи" говорить "высокоэнергетичные протоны".

Наряду с протонами Землю "бомбардируют" и настоящие лучи - в частности, гамма-лучи - самый высокоэнергетичный вид электромагнитного излучения. Не следует путать это гамма-излучение, приходящее из космоса, с вторичным - тем, что возникает в атмосфере после попадания в нее высокоэнергетичного протона. Как и где образуются космические гамма-лучи, до конца не известно. Предположительно они имеют разное происхождение: часть возникает при взаимодействии высокоэнергетичных протонов с межзвездным газом, а часть имеет какие-то более-менее постоянные компактные источники неясной природы.

Непосредственно наблюдать космические гамма-лучи с поверхности Земли невозможно: они поглощаются атмосферой. Гамма-лучи с энергией более 1011 электрон-вольт (это в сто миллиардов раз выше энергии квантов видимого света), однако, порождают в атмосфере поток вторичных электронов и позитронов, движение которых в воздухе вызывает черенковское излучение (излучение Черенкова-Вавилова) - голубой свет, который специальным телескопом можно зарегистрировать и с поверхности Земли.

Именно этим занимается расположенная в Намибии база из четырех европейских телескопов HESS - High Energy Stereoscopic System (Стереоскопическая система высокой энергии) - также в честь Виктора Гесса (Hess) - первооткрывателя высокоэнергетичных протонов. При помощи HESS было найдено несколько источников космических гамма-лучей, однако мощности телескопов не хватало для их изучения.
Для этого использовалась рентгеновская орбитальная лаборатория "Судзаку" (Suzaku) - совместный проект японского и американского аэрокосмических агентств - JAXA и NASA. Любой гамма-источник испускает также и жесткие рентгеновские лучи (чуть менее энергетичный вид электромагнитного излучения), которые "Судзаку" засекает с высокой точностью. Наблюдения за объектом HESS J1837-069 показали, что это, скорее всего, туманность, образованная звездным ветром пульсара - нейтронной звезды особого типа.

 

Почему такие туманности испускают гамма-лучи, непонятно, но наблюдения за другими объектами HESS показывают, что это действительно происходит.

Еще один объект, HESS J1614-518, предположительно оказался ускорителем протонов. Как именно происходит ускорение, непонятно, но слабые рентгеновские лучи, испускаемые этим объектом, показывают, что в нем протоны разгоняются до околосветовых скоростей, становясь, возможно, теми самыми "космическими лучами", с упоминания о которых мы начали заметку.