Тибетская обсерватория впервые измерила магнитную турбулентность в космосе

Тибетская обсерватория совершила прорыв в изучении загадочных космических частиц
Высокогорная обсерватория космических лучей, расположенная в Тибетском автономном районе на юго-западе Китая, предоставила ученым беспрецедентную возможность заглянуть в невидимые силы, управляющие нашей галактикой. Эксперимент Tibet ASγ впервые в истории позволил успешно измерить хаотическую магнитную турбулентность в космосе на очень малых масштабах, раскрывая новые детали того, как космические лучи путешествуют через Млечный Путь.

Результаты исследования, недавно опубликованные в журнале Science Advances, сфокусированы на объекте Геминга — мертвой звезде, известной как пульсар, которая расположена примерно в 800 световых годах от Земли. Используя массивный детектор в Янгбаджэне (Тибет), международная группа китайских и японских ученых изучила гало высокоэнергетического света, окружающее этот пульсар. Это стало возможным благодаря наблюдению гамма-лучей с энергией, превышающей 100 тераэлектронвольт, что гораздо мощнее всего, что создается ускорителями частиц, построенными человеком.

Как пояснил профессор Института физики высоких энергий Китайской академии наук Хуан Цзин, исследование предоставляет первое прямое доказательство того, что туманность пульсара Геминга ускоряет электроны только до определенного энергетического предела — около 100 ТэВ. Более того, команда измерила, как эти частицы распространяются в космосе. Ученые обнаружили, что в области вокруг гало Геминги диффузия частиц происходит на удивление медленно. Космические лучи движутся через эту зону с эффективностью, составляющей лишь около одного процента от их подвижности в остальной части галактики. Это явление можно сравнить с тем, как если бы частицы сталкивались с космическим «лежачем полицейским» или попадали в густой туман, который замедляет их выход.

Впервые исследователям удалось измерить турбулентность магнитных полей на невероятно малых масштабах — менее одного парсека (около 3,3 светового года). Они выяснили, что эта турбулентность подчиняется определенной закономерности, известной как спектр Колмогорова, которая аналогична тому, как энергия распределяется в перемешанной чашке кофе или в атмосферных погодных явлениях. Профессор Хуан подчеркнул, что это первое экспериментальное подтверждение существования такой магнитной турбулентности на столь крошечных масштабах в космосе.

По словам другого профессора Института физики высоких энергий Би Сяоцзюня, эти результаты являются важным шагом вперед в понимании космических лучей. Изучая то, как они захватываются и замедляются вблизи таких объектов, как Геминга, ученые смогут лучше понять сложную космическую «погоду» и магнитные поля, формирующие нашу галактическую окрестность.

Эксперимент Tibet ASγ, расположенный на высоте 4300 метров над уровнем моря в поселке Янгбаджэн, работает с 1990 года. Его уникальные подземные детекторы блокируют 99,92 процента нежелательных фоновых шумов. Эксперт института Фан Кунь отметил, что успех этого наблюдения открывает новые двери для понимания распространения космических лучей и динамики магнитных полей во Вселенной. Ожидается, что полученные данные будут иметь далеко идущие последствия для будущих многоканальных исследований исследований и изучения гамма-излучения высоких энергий.