Ученые разгадали тайну экстремального ускорения электронов в космосе

Исследователи сделали значительный шаг к пониманию того, как одни из сильнейших ускорителей частиц во Вселенной — бесстолкновительные ударные волны — обеспечивают разгон электрон до экстремально высоких скоростей. Именно такие волны формируют так называемые космические лучи, то есть потоки высокоэнергетических частиц, способные передвигаться в космосе на огромные расстояния.

В своем исследовании команда ученых из университетов Нортумбрии и Джонса Хопкинса воспользовалась данными миссий NASA, которые позволили специалистам создать новую модель ускорения электронов в условиях действия бесстолкновительных ударных волн.

Вот уже много лет астрофизиков занимает вопрос: как именно электроны в космосе достигают присущих им экстремально высоких скоростей? Главным механизмом считается диффузионное ускорение, предложенное Энрико Ферми. Однако для работы диффузионного ускорения электроны должны сначала достичь определенного порога энергии, и этот процесс, до сих пор оставался загадкой для специалистов, которые даже дали этой загадке собственное название — «проблема инжекции».

Ученые проводили наблюдения за тем, как солнечный ветер вступает во взаимодействие с магнитосферой Земли и ее ударной волной, и 17 декабря 2017 года зафиксировали, как электроны в предударной зоне Земли достигли энергий более 500 кэВ. Как правило, в этой области электроны имеют энергию не превышающую 1 кэВ, и достижение энергии в сотни раз превышающей обычный уровень делает результаты особенно поразительными.