Галактическое магнитное поле задерживает космические лучи на сотни тысяч лет и меняет их спектр
Группа астрофизиков представила результаты моделирования, показывающие, что магнитное поле Млечного Пути сильно искажает наблюдаемые характеристики сверхвысокоэнергичных космических лучей (UHECR). Исследование, опубликованное на сервере arXiv, ставит под сомнение традиционное предположение о временной неизменности этих сигналов.
Основное внимание в работе уделено временным задержкам, которые испытывают частицы при прохождении через галактическое магнитное поле (ГМП). Для учета этих эффектов авторы использовали программный пакет CRPropa 3.2, позволяющий моделировать распространение космических лучей с учетом зависимости от жесткости (rigidity).
Результаты показали, что UHECR могут запаздывать относительно света на сотни тысяч лет. Из-за этого в спектре возникает резкий обрыв в диапазоне жесткости 10^18–10^19 В, который совпадает с наблюдаемым спектральным изломом. Кроме того, с увеличением задержки наблюдается постепенное смещение массового состава в сторону более тяжелых ядер.
Также обнаружено, что чем больше временная задержка, тем слабее корреляция направления прихода частицы с положением исходного источника. В сценариях с кратковременными вспышками через примерно 100 тысяч лет формируется дипольно-подобная анизотропия прибывающих лучей.
Авторы подчеркивают, что предложенный механизм дает альтернативное объяснение обрезанию спектра UHECR, не требующее привлечения ограничений на максимальную энергию ускорения в источниках. Это может привести к пересмотру существующих моделей происхождения сверхвысокоэнергичных космических лучей и последующему уточнению параметров внегалактических источников.
