Избыток космических лучей высоких энергий объяснили вкладом гамма-гало пульсаров

Китайские астрофизики объяснили избыток диффузных космических лучей. Для этого они смоделировали вклад гамма-гало пульсаров в эти лучи на основе данных экспериментов LHAASO и IceCube. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.

Диффузные космические гамма-лучи составляют существенную часть космического гамма-спектра в области гигаэлектронвольтных энергий. Ученые считают, что они в основном возникают при адроноядерном взаимодействии галактических лучей с межзвездным веществом. При этом не исключена вероятность вклада неизвестных лептонных или адронных источников. Недавно эксперимент LHAASO (Большая высотная обсерватория атмосферных ливней) опубликовал наиболее полный каталог источников космического гамма-излучения в диапазоне энергий от тера- до петаэлектронвольта и результаты наблюдений за остаточным потоком космических лучей после исключения этих источников. Этот поток оказался в два-три раза больше, чем ожидалось согласно расчетам в диапазоне 10–60 тераэлектронвольт. Более подробно о космических лучах и эксперименте LHAASO читайте в нашем материале «Да кто такой этот ваш певатрон».

Кроме того, эксперимент IceCube опубликовал результаты наблюдений за галактическими нейтрино высоких энергий. И хотя малая статистика и плохое угловое разрешение не позволяют идентифицировать отдельные нейтринные источники, эти данные можно использовать для уточнения источников адронной компоненты диффузных космических лучей.

Группа ученых под руководством Лю Жоюй (Ruo-Yu Liu) из Нанкинского Университета скомбинировала данные этих двух экспериментов, и показала, что обнаруженный избыток потока гамма-лучей можно объяснить, учитывая возможный вклад в этот поток от гамма-галло пульсаров. Для этого физики отобрали пульсары характеристического возраста от 50 тысяч до 10 миллионов лет из каталога Австралийского национального агентства телескопических наблюдений (ATNF) и смоделировали карту интенсивности гамма-излучения с учетом вклада гамма-гало каждого отобранного пульсара. Из полученной карты ученые исключили известные источники гамма-излучения по каталогу LHAASO и рассчитали оставшийся поток в оставшейся плоскости Галактики.

В результате профили избытка диффузных галактических лучей и предсказание модели ученых совпали в диапазоне от приблизительно 10 гигаэлектронвольт до 60 тераэлектронвольт, что по мнению ученых подтверждает гипотезу. При этом различные модели возникновения излучения из гамма-гало пульсаров дали результаты схожие друг с другом и с экспериментальными данными.

Не в первый раз гамма-гало пульсаров помогает ученым объяснить расхождение в экспериментальных данных. Ранее физики объяснили с помощью него избыток антиматерии.