Эксперимент ЦЕРН решительно подтверждает существование повсеместного межгалактического магнитного поля как объяснение недостающих гамма-лучей

Международная группа исследователей достигла значительного прорыва в экспериментальной астрофизике, успешно воссоздав в лабораторных условиях экстремальные параметры, характерные для энергетических космических джетов. Используя ускоритель Super Proton Synchrotron (SPS) в Европейской организации по ядерным исследованиям (CERN) в Женеве, ученые создали плазменные «огненные шары». Целью было изучение давней космической загадки: необъяснимого исчезновения высокоэнергетических гамма-лучей, которые преодолевают межгалактическое пространство. Результаты этого важнейшего исследования, опубликованные 3 ноября 2025 года в издании Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), устанавливают мост между теоретической космологией и ощутимыми наземными экспериментами.

В центре внимания ученых находились блазары — активные ядра галактик, содержащие сверхмассивные черные дыры, которые выбрасывают мощные пучки излучения и частиц, направленные к Земле со скоростями, близкими к световым. Эти джеты испускают интенсивные гамма-лучи тераэлектронвольтного (ТэВ) диапазона. Ожидается, что во время своего путешествия по космосу эти лучи должны взаимодействовать с фоновым светом, что приводит к образованию электрон-позитронных пар. В свою очередь, эти пары должны генерировать вторичное излучение гамма-лучей более низкой энергии, рассеиваясь на космическом микроволновом фоне. Однако космические аппараты, включая спутник Fermi, постоянно фиксируют отсутствие этого предсказанного вторичного излучения, что ставит перед астрофизиками серьезную головоломку.

Для объяснения этого дефицита были предложены две основные гипотезы. Первая предполагает, что межгалактическая среда пронизана слабыми магнитными полями, которые незаметно отклоняют пары частиц. Вторая теория утверждает, что сами пучки становятся нестабильными при прохождении через разреженное космическое вещество, что приводит к генерации самоподдерживающихся магнитных полей, рассеивающих энергию. Коллектив исследователей, включающий представителей Университета Оксфорда (University of Oxford) и Центральной лазерной установки STFC (CLF), использовал установку HiRadMat в CERN для непосредственной проверки этих предположений. Они смоделировали распространение каскада, вызванного блазарами, через межгалактическую плазму, генерируя электрон-позитронные пары с помощью SPS и направляя их через метровый участок окружающей плазмы.

Экспериментальные измерения принесли однозначный результат: пучок пар оставался удивительно узким и почти параллельным, демонстрируя минимальные признаки самогенерируемых магнитных полей или разрушительной нестабильности. Это наблюдение убедительно свидетельствует о том, что неустойчивость пучок-плазма не является основной причиной исчезновения гамма-лучей ГэВ-диапазона. Таким образом, полученные данные обеспечивают существенную эмпирическую поддержку альтернативной гипотезе, связанной с внешними магнитными полями. Ведущий исследователь, профессор Джанлука Грегори (Gianluca Gregori) из Университета Оксфорда, подчеркнул, что эти лабораторные усилия эффективно связывают абстрактную теорию с конкретными наблюдениями, углубляя наше понимание далеких астрофизических явлений.

Ключевое следствие этого открытия — это решительное подтверждение существования повсеместного межгалактического магнитного поля, которое, возможно, является древним реликтом, оставшимся с самых ранних моментов существования Вселенной. Этот результат смещает научный фокус с простого объяснения недостающих гамма-лучей на понимание самого происхождения этого космического магнетизма. Стабильность, зафиксированная в лабораторном эксперименте, которая подразумевает наличие внешнего магнитного каркаса, теперь обязывает ученых искать первоначальный источник этого поля, рассматривая данную космическую структуру как важнейшую подсказку о начальных условиях нашей Вселенной.