Команда ученых в Антарктиде готовится запустить воздушный шар SuperTIGER – инструмент для сбора данных о космических лучах. Это высокоэнергетические частички, проникающие в земную атмосферу каждый день. Конкретный прибор изучает редкие тяжелые ядра, в которых содержится информация о том, где и как космические лучи разгоняются почти до световой скорости.
Если с погодой все будет хорошо, то запуск проведут 10 декабря. Первый рейс растянулся на 55 дней. Шар специально отпускают на длительное время, потому что частички составляют лишь небольшую часть космических лучей.
Наиболее распространенные частицы – протоны (90%), ядра гелия (8%) и электроны (1%). SuperTIGER настроен на поиск наиболее редких сверхтяжелых ядер за пределами железа, от кобальта до бария.
Тяжелые элементы, вроде золота, формируются специальными процессами в звездах. SuperTIGER стремится понять, как и где это происходит. Когда космический луч поражает ядро молекулы атмосферного газа, оба взрываются на субатомные осколки. Некоторые из вторичных частичек падают на Землю, позволяя ученым изучать себя. Но они также формируют препятствующий фон, который можно преодолеть шаром на высоте в 40000 м.
Наиболее массивные звезды создают железо в своих ядрах, после чего взрываются в виде сверхновых, высвобождая материал в пространство. Взрывы также формируют условия для кратковременного интенсивного потока субатомных частичек – нейтронов. Многие из них «прилипают» к железу, а некоторые распадаются на протоны.
Волны сверхновых создают разгон, из-за чего частички становятся высокоэнергетическими космическими лучами. По мере расширения ударной волны, она захватывает и ускоряет частички. Общая картина стала доступна благодаря десяткам лет исследований и использованию TIGER. Примерно 20% космических лучей появились из массивных звезд, а 80% – из межзвездных пыли и газа.
Нейтронные звезды – наиболее плотные объекты, доступные для прямого изучения. Они вращаются вокруг друг друга в бинарных системах, излучая гравитационные волны. Также устраняют орбитальную энергию, заставляя звезды сближаться и сливаться.
Теоретики считают, что подобные события настолько насыщены нейтронами, что смогут отвечать за создание большинства богатых нейтронами космических лучей. 17 августа телескопами Ферми и LIGO зафиксировали первые световые и гравитационные волны от разрушающихся нейтронных звезд. Спитцер и Хаббл подтвердили присутствие огромного количества тяжелых элементов. Доминирующий источник можно будет найти с запуском SuperTIGER.