Ученые добились прорыва в понимании космических ускорителей частиц

Британские астрофизики из Нортумбрийского университета добились значительных успехов в понимании принципов работы одних из самых мощных ускорителей частиц во Вселенной - космических ударных волн. Исследование опубликовано в научном журнале Nature Communications (NatComms), передает Day.Az со ссылкой на Gazeta.ru.

Команда изучила так называемые бесстолкновительные ударные волны и их роль в создании высокоэнергетических космических лучей, преодолевающих огромные расстояния в межзвездном пространстве.

Основной механизм, объясняющий ускорение электронов до релятивистских (очень больших) энергий, называется ускорением Ферми или диффузионным ударным ускорением (DSA).

Этот механизм требует, чтобы электроны изначально были заряжены до определенной пороговой энергии, прежде чем они будут эффективно ускорены DSA. Попытка решить, как электроны достигают этой начальной энергии, известна как "проблема инжекции".

Астрофизики использовали данные двух космических миссий: MMS и THEMIS/ARTEMIS. Первая измеряла взаимодействие магнитосферы Земли с солнечным ветром, а вторая наблюдала за плазменной средой вблизи Луны.
Сопоставив результаты, исследовательская группа изучила крупномасштабное событие на границе головной ударной волны Земли - точки, где солнечный ветер встречается с магнитосферой нашей планеты.

Во время этого события электроны в форшоковой зоне - области, где солнечный ветер предварительно возмущен взаимодействием с головной ударной волной - достигли беспрецедентных уровней энергии, превысив 500 кэВ, что более чем в 500 раз больше среднего показателя.

Команда предположила, что высокоскоростные электроны были созданы сложным взаимодействием множественных механизмов ускорения, включая взаимодействие частиц с различными плазменными волнами.

Уточняя модель ударного ускорения, данное исследование дает новое представление о функционировании космической плазмы и фундаментальных процессах, управляющих передачей энергии во Вселенной, отметили исследователи.