Ученые выяснили, почему летящие из других галактик фотоны не добираются до Земли

Интернациональная группа ученых, среди которых доцент Института физико-математических наук и информационных технологий БФУ им. Канта Андрей Савельев, усовершенствовала компьютерную программу, помогающую смоделировать поведение фотонов при взаимодействии с разлитым в межгалактическом пространстве водородом. Результаты работы опубликованы в научном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

«Во Вселенной существуют такие внегалактические объекты, как блазары, которые очень интенсивно генерируют мощный поток гамма-излучения, — объясняет Андрей Савельев. — Часть фотонов из этого потока долетает до Земли, что называется, напрямую, а часть — преобразуются по пути в электроны, потом снова превращаются в фотоны и лишь тогда добираются до нас. Проблема здесь заключается в том, что математические расчеты говорят, что до Земли должно долетать определенное количество фотонов, а по факту добирается гораздо меньше».

Ученые, по словам Андрея Савельева, на сегодняшний день имеют две версии того, почему так происходит. Первая заключается в том, что фотон, после того, как превращается в электрон (а это, как известно, в отличие от нейтрального фотона заряженная частица), попадая в магнитное поле, отклоняется от своего пути и не долетает до Земли, даже снова преобразовавшись потом в фотон.

Вторая версия объясняет поведение летящих к нашей планете частиц не их взаимодействием с электромагнитным полем, а контактом с «разлитым» в межгалактическом пространстве водородом.

— Многие полагают, что космос совершенно пуст и что между галактиками ничего нет. На самом деле там очень много находящегося в состоянии плазмы водорода, то есть, проще говоря, – очень сильно нагретого водорода, — объясняет ученый. — И наша статья о том, как частицы взаимодействуют с этой плазмой. Существует специальная компьютерная программа, которая рассчитывает модели поведения частиц в межгалактическом пространстве. Можно сказать, что мы усовершенствовали эту программу, рассмотрев несколько возможных вариантов развития событий при взаимодействии с плазмой.

К сожалению, пока расчеты невозможно проверить опытным путем, потому что люди еще не научились создавать на Земле экстремальные условиях космоса, но Андрей Савельев уверен, что в будущем это со временем станет возможным.

Важно отметить, что результаты исследований, несмотря на то, что пока они представляют собой, что называется «чистую науку», теоретически могут быть применимы на практике.

— Плазма — четвертое состояние вещества (помимо газа, жидкости и твердого тела) — очень сложна для исследований, — отмечает Андрей Савельев. — При этом человечество возлагает на нее большие надежды, как на источник дешевой и очень мощной энергии. И наше исследование — это небольшой вклад в копилку знаний о плазме. Возможно, они будут полезны при разработке эффективного ядерного синтеза.

Исследование проводилось при поддержке РНФ.