Неожиданный объект излучает мощное излучение в глубоком космосе

Ученые давно считали, что гамма-лучи самой высокой энергии в космосе закаливаются в интенсивных печах очень активных сверхмассивных черных дыр, находящихся далеко-далеко. Но новое исследование позволило проследить некоторые из этих высокоэнергетических фотонов до объекта, гораздо более близкого к нам.

V4641 Стрельца — система на расстоянии около 20 000 световых лет от Земли, в направлении созвездия Стрельца. Там черная дыра массой около шести Солнц поглощает материал из гигантской звезды массой около трех солнечных и производит интенсивное излучение, словно ускоритель космических частиц.

Астрономы обнаружили фотоны из V4641 Стрельца, несущие энергию до ошеломляющих 200 тераэлектронвольт (ТэВ). Для справки: это в 200 триллионов раз больше энергии, чем видимый свет, и это один из фотонов с самой высокой энергией, которые вы обнаружите в космосе.

Известно, что гамма-лучи вокруг этого энергетического уровня носятся по космосу, но ученые полагали, что они в основном возникают в квазарах – ярких галактических ядрах, в которых сверхмассивные черные дыры выделяют огромное количество энергии, поскольку они беспорядочно поглощают падающий газ.

V4641 Стрельца — это то, что известно как микроквазар, и, как следует из названия, он действует как мини-версия обычного квазара. Черная дыра меньше, источник материи меньше, а излучаемое ими излучение меньше. По крайней мере, так нам подсказывало традиционное мышление.

«Фотоны, обнаруженные в микроквазарах, обычно имеют гораздо меньшую энергию. чем от квазаров», — говорит Сабрина Казанова из Института ядерной физики Польской академии наук (IFJ PAN).

Идея такая: , когда эти частицы высокой энергии попадают в резервуар, они вызывают каскад других частиц, которые движутся через воду быстрее, чем свет. Это создает вспышку света, называемую черенковским излучением, которая по сути является электромагнитной версией звукового удара.

Чувствительные детекторы, расположенные внутри резервуаров, улавливают эти вспышки и позволяют ученым работать в обратном направлении, чтобы выяснить, какой тип заряженной частицы вызвал ее и в каком направлении она пришла.

HAWC может видеть 15 процентов неба в любой момент времени и будет сканировать две трети всего неба каждые 24 часа, создавая своего рода космическую карта. Именно на одной из этих карт V4641 Sagittarii появилась как неожиданное яркое пятно гамма-лучей.

» Просматривая карты неба в поисках своего следующего проекта, я заметил область в пяти градусах от нашей галактической плоскости с яркими выбросами, которых не было видно в предыдущих наборах данных», — говорит физик Сяоцзе Ван.

«В этом регионе не было обнаружено и проанализировано ни одного источника гамма-излучения – поэтому я воспользовался возможностью и возглавил анализ.»

При ближайшем рассмотрении выяснилось, что V4641 Sagittarii является источником этих гамма-лучей сверхвысокой энергии. Другие микроквазары, такие как SS 433, ранее были обнаружены, испуская фотоны с энергией более 25 ТэВ, но V4641 Sagittarii находится на следующем уровне: он производил излучение наравне с обычными квазарами, что раньше считалось невозможным.

Новое открытие дает астрономам лучшее понимание не только космического излучения, но и самих квазаров. Физика вокруг этих огромных объектов разворачивается в замедленном темпе на протяжении миллионов лет, но в микроквазарах происходят аналогичные процессы в течение нескольких дней. Они похожи на естественные симуляторы.

Исследование опубликовано в журнале Nature.