В Баксанской обсерватории зарегистрирован мощный след космической катастрофы

ЭкспертНаука

Невозможный гость из нашей галактики

В Баксанской обсерватории в Кабардино-Балкарии зарегистрирован мощный след космической катастрофы

Анастасия Шартогашева

Баксанская нейтринная обсерватория находится под горой. На фото: вход в обсерваторию, вагонетки, которые привозят и вывозят оборудование. Фото: пресс-служба Института ядерных исследований РАН

Вечером 9 октября 2022 года на горную местность недалеко от Эльбруса обрушился ливень, которого никто не почувствовал. Только в сети детекторов установки «Ковер-2» Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований (ИЯИ) РАН и замелькали едва видимые глазу вспышки света. Свет попал в фотоумножители, те превратили его в электрический сигнал — и отправили на главный компьютер.

Наутро 10 октября стажер-исследователь ИЯИ РАН Виктор Романенко пришел на работу, включил компьютер и прочитал визитную карточку редкого космического гостя. Данные говорили о том, что прошлым вечером в небе над обсерваторией налетела на земную атмосферу частица огромной энергии — 251 тераэлектронвольт (рекордные энергии частиц в Большом адронном коллайдере еще не достигли 7 ТэВ).

Гостя ждали

За несколько часов до этого в международной астрономической сети появились уведомления о большом гамма-всплеске в районе созвездия Стрелы. Гамма-всплески — это самые мощные космические выбросы электромагнитной энергии, которые регистрируются во Вселенной, обычно их связывают в зависимости от длительности либо с крупными слияниями (с участием нейтронных звезд или черных дыр), либо со вспышкой сверхновой. Такие события происходят нечасто — несколько раз в миллион лет в одной галактике. В нашей галактике Млечный путь ничего подобного человек еще не видел. По счастливой случайности всплеск наблюдали в той же части неба, которая находится в поле зрения установки «Ковер-2».

Первым октябрьский всплеск зарегистрировал работающий на орбите американский гамма-телескоп Fermi. Для него событие в созвездии Стрела стало самым высокоэнергетическим за всю историю работы. Позднее данные подтвердила китайская обсерватория LHAASO. Она зарегистрировала поток частиц, часть которых обладали большей энергией, чем любые другие фотоны из гаммавсплесков, когда-либо наблюдавшихся с Земли. Через несколько часов планета повернулась, китайский телескоп потерял созвездие Стрелы из виду, и на траверз вышла Баксанская обсерватория.

Проверка на дорогах

«Мы стараемся не реагировать эмоционально, — рассказывает Виктор Романенко, потому что очень часто за поспешными открытиями в астрофизике следуют “закрытия”». Космического гостя рекордной энергии следует тщательно проверить и подтвердить.

Нужно, в частности, исключить случайную частицу, никак не связанную с тем гамма-всплеском, который видели Fermi и китайский телескоп. Ясность должны внести наблюдения других телескопов Северного полушария, расположенные на той же долготе и по счастливой случайности смотревшие в тот вечер в ту же часть неба.

С большой уверенностью можно говорить только о некоторых свойствах октябрьской частицы: энергии, направлении прихода и физической природе. Ученые почти уверены, что это был фотон.

Для того чтобы отличать фотоны от других космических частиц, в Баксанской нейтринной обсерватории есть специальная установка. Она находится под двухметровым слоем горной породы, поглощающим большинство частиц, из которых состоит ливень. Однако иногда в ливнях рождаются частицы — мюоны, — способные пролететь сквозь два метра скалы. Их регистрирует подземный мюонный детектор. Число мюонов в ливне зависит от того, частица какого типа породила ливень. Если это был протон, детектор зарегистрирует много мюонов; если фотон, мюонов будет очень мало — а девятого октября их не было совсем.

Слишком близко

Если происхождение октябрьского фотона из источника гамма-всплеска подтвердится, ученым предстоит большая работа: нужно будет объяснить, какой космический катаклизм отправил этого энергичного гостя в Приэльбрусье. Его большая энергия указывает на то, что родился он относительно недалеко от Земли.

Такие энергичные частицы не могут преодолевать межгалактические расстояния: они взаимодействуют с пронизывающим межгалактическое пространство излучением и превращаются в другие частицы. Поэтому некоторые физики предполагают, что фотон «Ковра-2» родился во Млечном пути.

«Я думаю, что речь идет о внутригалактическом источнике, только непонятно каком, — рассуждает главный научный сотрудник ИЯИ РАН Сергей Троицкий. — Вспышка пришла из области Млечного пути, где расположено сразу много ярких объектов нашей галактики. Это может быть какая-то фантастическая вспышка магнетара». Магнетары — бешено вращающиеся нейтронные звезды с колоссальным магнитным полем — в нашей галактике имеются, и иногда телескопы регистрируют их гамма-излучение. Правда, обычно оно обладает гораздо меньшей энергией.

Новости о внутригалактическом источнике очень мощных гамма-всплесков могут звучать тревожно. Такие события, случись они близко к Земле, в состоянии уничтожить все живое. Даже кратковременное пребывание под гамма-душем может разрушить озоновый слой, после чего планета останется беззащитной перед солнечной радиацией. Некоторые ученые даже полагают, что гамма-всплески — один из важных регуляторов количества очагов жизни во Вселенной. Вблизи источника высокоэнергетического гамма-излучения инопланетян искать бесполезно.

К счастью, такие события крайне редки. Телескоп Fermi наблюдает по вспышке в день, но все они происходят слишком далеко, чтобы навредить Земле, в далеких-далеких галактиках. По крайней мере, так считалось до сих пор.

Прибор «Ковер-2» Баксанской обсерватории. Фото: пресс-служба Института ядерных исследований РАН

Новая физика?

Октябрьский фотон «Ковра-2» вовсе не обязательно нужно считать предвестником радиационной катастрофы планетарного масштаба. Не в пользу такой интерпретации говорят, к примеру, некоторые характеристики «китайских» фотонов, указывающие на пройденный частицами далекий путь.

«И китайские фотоны с энергией 18 тераэлектронвольт, и российский 251 тераэлектронвольт парадоксальны тем, что гамма-кванты такой энергии поглощаются по пути, реагируя с инфракрасным межгалактическим фоном. Уже появились статьи, пытающиеся объяснить феномен новой физикой, например аксионами», — рассказывает ведущий научный сотрудник ИЯИ РАН Борис Штерн.

Аксион — гипотетическая нейтральная частица, существование которой предсказывают некоторые модели, но оно выходит за рамки Стандартной модели, действующего и до сих пор хорошо работающего описания элементарного состава Вселенной. Препринт статьи с аксионным объяснением баксанского фотона всего через несколько дней после его регистрации опубликовала группа итальянских физиков. В статье обсуждается возможность существования аксионоподобных частиц, для которых Вселенная гораздо прозрачнее, чем для фотонов. Смешавшись с аксионоподобными частицами, гамма-фотоны в теории могут проходить расстояния, которые одиночный фотон пройти не может, пишут итальянские ученые.

Космос — большая физическая лаборатория, способная на то, что вряд ли когда-нибудь станет возможным воспроизвести в земных условиях. Поэтому подтверждения старых и новых теорий физики часто ищут в небе. Вторым сценарием, объясняющим российский результат наблюдений, могло бы быть нарушение инварианта Лоренца — базового принципа, утверждающего, что во всех системах отсчета законы физики неизменны. Доказательство такого нарушения перевернуло бы физику с ног на голову: пересмотреть пришлось бы многое, от Специальной теории относительности до Стандартной модели физики элементарных частиц. Несмотря на усердные поиски, до сих пор ученые не нашли ни одного нарушения инвариантности Лоренца. И хотя она указывается сразу в нескольких работах, посвященной октябрьскому наблюдению «Ковра-2», вряд ли один-единственный фотон — даже очень энергичный — перевернет здание современной науки. «Не думаю, что в этом есть такая уж необходимость, — продолжает Борис Штерн. — Возможно, найдется и более стандартное объяснение».

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Лондонская биржа металлов хочет подписать себе приговор Лондонская биржа металлов хочет подписать себе приговор

Запрет на поставки российского металла спровоцирует серьезное сокращение оборота

Эксперт
Зеленый — новый черный Зеленый — новый черный

Куда заводят мечты об экологичном транспорте?

Men Today
«У нас все сделано для того, чтобы производить здесь» «У нас все сделано для того, чтобы производить здесь»

Глава OSQ Group Евгений Токаренко — о том, что делать, когда впереди вся жизнь

Эксперт
На Аляске выбирают самого жирного медведя (фото прилагаются) На Аляске выбирают самого жирного медведя (фото прилагаются)

Дюжина самых жирных медведей Аляски

Maxim
На все сто На все сто

Сто мест для интересного и необычного отпуска в России

Cosmopolitan
Изгой из франшизы Изгой из франшизы

«Андор»: человечный космический нуар

Weekend
Нитрид галлия идет на смену кремнию Нитрид галлия идет на смену кремнию

Самый совершенный в мире транзистор создают ученые из России

Эксперт
Чудовищный удар астероида, уничтожившего динозавров, вызвал разрушительное цунами с волнами километровой высоты Чудовищный удар астероида, уничтожившего динозавров, вызвал разрушительное цунами с волнами километровой высоты

Астероид, убивший динозавров, разрушил отложения в океанских бассейнах

ТехИнсайдер
На берегу Красного моря раскопали храм Сокола с принесенными в жертву птицами На берегу Красного моря раскопали храм Сокола с принесенными в жертву птицами

Ритуальное сооружение нашли во время работ в античном порте Береника

N+1
The Guardian: белый шум может стать следующим большим трендом в музыкальной индустрии The Guardian: белый шум может стать следующим большим трендом в музыкальной индустрии

Инфлюенсеры рекламируют белый шум как эффективный способ сосредоточиться

Inc.
Смерть в чужой кровати: как в отелях умирали знаменитости Смерть в чужой кровати: как в отелях умирали знаменитости

Иногда смерть гостя приносит отелю славу и становится частью ее истории

Правила жизни
Чем дальше в лес: на что способна косметика с грибами Чем дальше в лес: на что способна косметика с грибами

Самые полезные грибы и бьюти-средства на их основе

Правила жизни
Ценный кадр Ценный кадр

Как стать таким сотрудником, которого не уволят даже в кризис

Добрые советы
Вектор в хаосе: как руководителю справиться с тревогой и поддержать сотрудников Вектор в хаосе: как руководителю справиться с тревогой и поддержать сотрудников

Что можно предпринять, чтобы справиться с тревогой и поддержать команду

Forbes
5 привычек Ричарда Брэнсона, которые сделали его успешным предпринимателем 5 привычек Ричарда Брэнсона, которые сделали его успешным предпринимателем

Бизнес-уроки от миллиардера и основателя Virgin Group Ричарда Брэнсона

Inc.
Великий круговорот Великий круговорот

Не всё потеряно с перерождением и бессмертием

Новый очаг
Республика Корея Республика Корея

Интернет по паспорту, христианские секты и турбонационалисты-язычники

Правила жизни
Воскресная хандра: почему мы грустим в выходные Воскресная хандра: почему мы грустим в выходные

Почему окончание выходных всегда погружает нас в уныние и мрачные мысли

Psychologies
5 модных ошибок, которые старят женщин после 40 лет: мнение стилиста 5 модных ошибок, которые старят женщин после 40 лет: мнение стилиста

Ты можешь думать, что твои вещи великолепны и прекрасно дополняют друг друга

VOICE
«Инопланетянин» с болота Целау «Инопланетянин» с болота Целау

Каждая капля воды населена своими специфическими существами

Наука и жизнь
Живые впечатления от Haval Dargo: что хорошо, а что реально плохо Живые впечатления от Haval Dargo: что хорошо, а что реально плохо

Может ли кроссовер с внешностью внедорожника съехать с асфальта

Maxim
Чем нужно завтракать, чтобы поддержать здоровье сердца? Проверьте, входит ли это блюдо в ваш рацион Чем нужно завтракать, чтобы поддержать здоровье сердца? Проверьте, входит ли это блюдо в ваш рацион

Каша — одно из самых полезных блюд для нормальной работы сердца

ТехИнсайдер
«Его бывшая лезет в наши отношения»: кто в этом виноват? «Его бывшая лезет в наши отношения»: кто в этом виноват?

Третий лишний — как бывшая партнера может влиять на ваши отношения

Psychologies
Черный экран на ноутбуке: что делать Черный экран на ноутбуке: что делать

Почему дисплей на ноутбуке не включается и что с этим можно сделать?

CHIP
10 личностей внутри нас: в чем особенности эволюционных типов поведения 10 личностей внутри нас: в чем особенности эволюционных типов поведения

Каждая из десяти личностей просыпается в тот момент, когда больше всего нужна

Psychologies
Едва не сбились со счета: полный список жен Ивана Грозного Едва не сбились со счета: полный список жен Ивана Грозного

Современники Ивана Грозного писали, что он попал "во блуд"

VOICE
Когда близкий болен: как убедить пожилого родственника принять помощь Когда близкий болен: как убедить пожилого родственника принять помощь

Как найти с пожилыми родственниками общий язык и убедить принять заботу

Psychologies
Деловая токсичность: 5 пассивно-агрессивных фраз в рабочей переписке Деловая токсичность: 5 пассивно-агрессивных фраз в рабочей переписке

Вежливые фразы из рабочих переписок, которые бессознательно раздражают

Psychologies
Гештальт должен быть закрыт: что это значит Гештальт должен быть закрыт: что это значит

Мало кто понимает, в чем суть метода гештальт-терапии. Сейчас объясним!

Psychologies
Андрей Шаронов: «У России нет задачи отделиться от всего мира» Андрей Шаронов: «У России нет задачи отделиться от всего мира»

Почему ESG-повестка нужна в первую очередь именно жителям России?

РБК
Открыть в приложении