РОЗДІЛ 2.
ПОШУК КОРЕЛЯЦІЙ КПНВЕ З РІЗНИМИ КЛАСАМИ ПОЗАГАЛАКТИЧНИХ ОБ'ЄКТІВ - ПОТЕНЦІЙНИХ ДЖЕРЕЛ КПНВЕ
2.1. Вступ
Однією з найбільш актуальних проблем астрофізики високих енергій є проблема походження КПНВЕ. З одного боку, залишається невідомим механізм їх прискорення до спостережуваних енергій - понад 1020 еВ [1, 3, 127, 128, 129], а з другого, - проблематичним виявляється поширення КПНВЕ на значні відстані в міжгалактичному середовищі. Протони з енергією вище 4·1019 eB зазнають значних енергетичних втрат при взаємодії з мікрохвильовим випромінюванням, що повинно приводити до т.зв. обрізання Грайзена-Зацепіна-Кузьміна [4, 43] енергетичного спектру КПНВЕ. Але спостережуваний спектр з японського експерименту AGASA містить значну кількість подій з енергіями, вище ГЗК-границі.
Розв'язати проблему походження джерел КПНВЕ допомогло б надійне ототожнення хоча б кількох подій з відповідними астрофізичними об'єктами. Якщо КП - нейтральні частинки, або міжгалактичні магнітні поля досить слабкі, то напрямки прибуття КП в межах похибки детектора будуть вказувати на їх джерела. Тому природнім є пошук кореляцій між напрямками приходу КПНВЕ та астрофізичними об'єктами - їх потенційними джерелами. Так, в роботі [11] досліджено кореляцію між КПНВЕ з енергією вище 1019 еВ з установки HiRes і найяскравішими лацертидами. Використовуючи метод Монте-Карло виявлено значну кореляцію 14 пар КП - лацертида, розміром менше 0.8°, при ймовірності випадкової реалізації порядку 10-4. Для КПНВЕ з установки AGASA, враховуючи магнітне поле Галактики і заряд частинок також виявлена кореляція з лацертидами [130]. Ці дані є дуже суперечливими, наприклад, в роботі [10] методом двохточкової кореляційної функції статистично значимої кореляції КП установки AGASA з лацертидами не виявлено, але показано незначну взаємну кореляцію між КПНВЕ з енергією вище 8·1019 еВ і скупченнями галактик Ейбеля. В роботі [131] дано оцінку можливості підтвердити чи відкинути кореляцію КП з лацертидами в майбутніх експериментах.
Цінною інформацією про природу джерел КПНВЕ стало б виявлення анізотропії їх спостережуваного потоку. Оцінка кутової кореляційної функції для КП HiRes вище 1019 еВ та комбінованих даних HiRes і AGASA для енергій вище 4·1019 еВ не виявила значного відхилення від ізотропного розподілу у великих масштабах [132]. Зате на малих масштабах (до 3°) зафіксовано значну автокореляцію КПНВЕ AGASA, на рівні більше 4? при ймовірності випадкової реалізації 0.1 %, і відсутність відхилення від однорідного розподілу на масштабах більше 4° [10]. Автори також вказують на помітне, на рівні 3?, тяжіння до супергалактичої площини при енергіях (5 - 8)·1019еВ. Для інших енергій відхилення від ізотропного розподілу немає. В роботі [133] проведено пошук анізотропії КП з експерименту HiRes на малих масштабах. Найбільший ступінь кластеризації був зафіксований для енергій вище 1.69·1019 еВ - спостережено 10 пар розміром менше 2.2°, з ймовірністю випадкової реалізації 1.9 %. До масштабу 5° значної кореляції не виявлено. Відсутність помітної кластеризації подій HiRes підтверджує і робота [134].
В попередніх дослідженнях [9, 10, 11, 12, 13] для пошуку кореляцій напрямків прибуття КПНВЕ з різними класами астрофізичних об'єктів використовувались достатньо великі вибірки різних позагалактичних об'єктів. Але при такому підході кореляція з дійсними джерелами може знівелюватися присутністю великої кількості слабких та далеких об'єктів з дуже малою ймовірністю детектування КП. Так, наявність чорнотільного обрізання утруднює прибуття космічних променів високих енергій з далеких відстаней. Крім того, чим вищий потік від об'єкту - потенційного джерела КПНВЕ в радіо-, інфра- чи в оптичному діапазоні, тим більша ймовірність того, що і потік КП буде вищим. Як результат, навіть при однорідному просторовому розподілі джерел КПНВЕ ефекти селекції приведуть до зростання ролі близьких та яскравих джерел. Тому в даному розділі для кожного класу позагалактичних об'єктів ми розглянули кореляції КПНВЕ з обмеженими вибірками, що містять 3, 5, 10, 20 найближчих та найяскравіших членів. В якості потенційних джерел КП ми вибрали надскупченя галактик, Ейбелівські скупчення галактик, радіогалактики, галактики з IRAS PSCz каталогу та лацертиди (п. 2.3.1-2.3.4). У випадку протяжних надскупчень галактик, які займають на небесній сфері тисячі квадратних градусів оцінено відхилення кількості КП, що проектуються на їх площі, від статистично очікуваної кількості (п. 2.3.5).
В рамках пошуку нетрадиційних джерел КПНВЕ в якості можливих джерел розглянуто короткі гамма-спалахи. Хоча гамма-спалахи є епізодичними короткочасними джерелами жорстких рентгенівських та м'яких гамма-квантів в діапазоні від 20 кеВ до 2 МеВ та спостерігаються вже більше тридцяти років, але вияснення їх природи все ще залишається однією з актуальних проблем астрофізики високих енергій. Для деяких, так званих довгих гамма-спалахів, тривалістю більше 2 c, встановлено, що їх джерела знаходяться на космологічних відстанях, найбільш ймовірно в галактиках з інтенсивним зореутворенням і пов'язані із спалахами гіпернових зір [135, 136]. Походження коротких гамма-спалахів тривалістю менше 2 с, ще остаточно не встановлено, вважають, що вони є наслідком злиття нейтронних зір чи колапсу нейтронної зорі до чорної діри [137, 138], або породжуються петлями надпровідних космічних струн [14, 139]. Особливий інтерес викликають проблеми виявлення кластеризації напрямків на спалахи та їх періодичності (рекурентності), оскільки їх вирішення могло б мати вагоме значення для встановлення природи коротких гамма-спалахів. З іншого боку, рекурентність передбачається в моделі, де гамма-спалахи та КПНВЕ породжуються петлями надпровідних космічних струн.
В роботі [140] для розподілу коротких гамма-спалахів на небесній сфері знайдено відхилення кутової кореляційної функції від нульового значення на рівні 2? для кутів 30° - 50°. Оскільки точність визначення положення коротких гамма-спалахів становить порядку 10°, то та
- Київ+380960830922