Спектр железа в космических лучах помогает понять, как создается и распределяется материя во Вселенной, говорится в сообщении команды ученых из университетов Луизианы и Мериленда, США, 20 июня журнал физики Physical Review Letters опубликовал результаты исследования.
Калориметрический электронный телескоп (CALET), работающий на Международной космической станции с 2015 года, собрал много образцов железа в составе космических лучей в широком энергетическом интервале. Здесь представлено измерение спектра железа в диапазоне кинетической энергии на нуклон от 10 ГэВ/н до 2,0 ТэВ/н что позволило включить железо в список элементов, изученных с беспрецедентной точностью космическими приборами. Измерение основано на наблюдениях, проведенных с января 2016 года по май 2020 года. Прибор CALET может идентифицировать отдельные ядерные виды путем измерения их электрического заряда с динамическим диапазоном, выходящим далеко за пределы железа (до атомного номера Z=40). Энергия измеряется однородным калориметром с общей эквивалентной толщиной 1,2 длины протонного взаимодействия, которому предшествует тонкая (3 длины излучения) секция визуализации, обеспечивающая отслеживание и отбор проб энергии. Описан анализ данных и детальная оценка систематических неопределенностей, проведено сравнение результатов с результатами предыдущих экспериментов. Наблюдаемый дифференциальный спектр согласуется в пределах погрешностей с предыдущими экспериментами. В области от 50 ГеВ/н до 2 ТэВ/н наши данные совместимы с одним степенным законом со спектральным индексом −2,60±0,03.
****
Космические лучи — это поток атомных ядер вещества. Они входят в атмосферу Земли с энергиями в диапазоне — от 1 ГэВ (гигаэлектронвольт) до 100 ЕэВ (эксаэлектронвольт). Спектр космических лучей — график демонстрирующий сколько атомов поступает на детектор Calorimetric Electron Telescope (CALET), который установлен на МКС, на каждом энергетическом уровне.
«Спектры для космических лучей углерода, кислорода и водорода очень похожи, но ключевой вывод из новой статьи заключается в том, что спектр энергий атомов железа значительно отличается», — опубликовано на сайте. Это различие в спектре энергий атомов железа не объяснимо с позиции существующих теорий эволюции звезд. (Проще говоря, очень, очень разная энергия разных потоков железа в космических лучах указывает на очень разные причины его выброса звездами, а вовсе не единственную причину, допускаемую теорией, то есть взрывы сверхновых звёзд…)
«Железо уникально тем, что является одним из самых тяжелых элементов, которые могут быть синтезированы в ходе регулярной эволюции звезд, и мы почти уверены, что это в значительной степени первичные космические лучи. Это единственные чистые первичные космические лучи, где вместе с другими у вас также будут другие компоненты, снабжающие энергией этот поток», — дал пояснение к теории появления железа при взрывах сверхновых звёзд доктор из Центра изучения космоса и технологий (CSST) Ник Каннади из университета Мериленда.