Ученые изучают происхождение одной из самых энергетических частиц, которые когда-либо достигали Земли из космоса. Впервые ее зафиксировали в 2021 году, а название дали в честь японской богини солнца частица Аматэрасу.

Как пишет Space.com со ссылкой на работу, опубликованную в журнале The Astrophysical Journal, частица имеет аж в 40 миллионов раз больший уровень энергии, чем частицы, разогнанные Большим адронным коллайдером (БАК) – самым мощным ускорителем в мире. По своей сути Аматэрасу является примером космического луча – заряженной частицы, мчащейся сквозь пространство почти со скоростью света. Это вторая по мощности космическая частица в истории после частицы Oh-My-God, обнаруженной в 1991 году. Поскольку такие высокоэнергетические объекты чрезвычайно редки, ученые стремятся понять их корни. Обычно происхождение таких частиц связывают с остатками сверхновых звезд или центрами галактик, где царят сверхмассивные черные дыры.

Загадка Аматерасу углубляется тем, что она, казалось бы, прилетела из Местного Войда (Local Void) – участка космоса, где нет галактик или экстремальных условий, необходимых для "запуска" подобных лучей. Однако исследовательницы Франческа Капель и Надин Бурриш из Института физики Макса Планка выяснили, что происхождение Аматерасу не обязательно ограничено пределами Местного Войда. Напротив, эта высокоэнергетическая частица могла возникнуть в целом ряде относительно локальных космических сред.

Результаты их анализа свидетельствуют о том, что Аматерасу, вероятно, родилась в соседней галактике с активным звездообразованием, например, M82. К такому выводу ученые пришли благодаря новому подходу к обработке данных, который позволил проследить вероятный путь частицы сквозь магнитные поля космоса с помощью статистического метода, называемого приблизительным байесовым вычислением в трех измерениях.

Этот метод базируется на сравнении реалистичных физических симуляций с фактическими данными наблюдений для определения наиболее вероятных координат источника. Результатом этого анализа стал набор "карт вероятностей", каждая из которых указывает на возможные точки происхождения Аматэрасу за пределами Местного войда. Однако результаты исследования имеют значение не только для поиска истоков этой чрезвычайной "частицы-богини". Выводы команды помогут точнее определить, какие именно мощные и бурные космические события служат "фабриками" для создания космических лучей высоких энергий.

"Исследование космических лучей сверхвысоких энергий помогает нам лучше понять, как Вселенная способна ускорять материю до таких показателей, а также определить среды, где мы можем изучать поведение материи в столь экстремальных условиях", – отметила Капель. "Наша цель – разработать передовые методы статистического анализа, чтобы максимально использовать потенциал имеющихся данных и получить более глубокое понимание возможных источников этих энергетических частиц", – добавила она.