Викрито приховану потужність маломасивних мікроквазарів

Вперше знайдено докази того, що навіть мікроквазари із зорею малої маси є ефективними прискорювачами частинок, що призводить до значного впливу на інтерпретацію поширеності гамма-випромінювання у Всесвіті.

Про це розповідають в Інституті ядерної фізики Товариства Макса Планка (MPIK), передають OstanniPodii.com.

• Утворення та прискорення космічних променів найвищої енергії (заряджених частинок) все ще залишається однією з найбільших загадок у фізиці астрочастинок.
• Дуже ефективне прискорення космічних частинок, схоже, відбувається в джетах мікроквазарів. Однак досі це спостерігалося лише в рідкісних системах мікроквазарів великої маси.
• Тепер дослідники вперше знайшли докази прискорення частинок у набагато більш поширених системах з низькими масами, що має значні наслідки для оцінки внеску мікроквазарів як групи у вміст космічного проміння в нашій галактиці.

Наша рідна планета постійно бомбардується частинками з космосу. І хоча здебільшого ми знайомі з кам′янистими метеоритами, що походять з нашої Сонячної системи й створюють чарівливе падіння зірок на нічному небі, та саме найдрібніші частинки допомагають вченим зрозуміти природу Всесвіту. Субатомні частинки, такі як електрони або протони, що прибувають з міжзоряного простору та з-поза нього, є одними з найшвидших частинок, відомих у Всесвіті, і називаються космічними променями.

Походження та механізми прискорення найенергійніших з цих космічних частинок залишаються однією з найбільших загадок в астрофізиці. Швидкі потоки матерії (або "джети"), що вилітають від чорних дір, були б ідеальним місцем для прискорення частинок, але деталі того, як і за яких умов можуть відбуватися процеси прискорення, залишаються незрозумілими.

Найпотужніші джети в нашій галактиці виникають у мікроквазарах: системах, що складаються з чорної діри зоряної маси та "нормальної" зорі. Вони обертаються одна навколо одної, і коли вони зближуються, чорна діра починає повільно поглинати свого компаньйона. Внаслідок цього з області, близької до чорної діри, вилітають джети.

В останні кілька років з′являється все більше доказів того, що джети мікроквазарів є ефективними прискорювачами частинок. Однак незрозуміло, який внесок вони, як група, роблять у загальну кількість космічного проміння в галактиці. Відповідь на це питання вимагає розуміння того, чи всі мікроквазари здатні прискорювати частинки, чи лише деякі з них.

Мікроквазари зазвичай класифікують залежно від маси зорі в системі на "низькомасивні" та "високомасивні", причому низькомасивні системи є набагато більш поширеними. Однак дотепер докази прискорення частинок були знайдені лише для високомасивних систем. Наприклад, мікроквазар SS 433, який нещодавно виявився одним з найпотужніших прискорювачів частинок в галактиці, містить зорю, маса якої приблизно в десять разів перевищує масу Сонця.

Раніше вважалося, що мікроквазари з малою масою недостатньо потужні, щоб виробляти гамма-випромінювання. Дослідники з німецького MPIK та Університету Трієста в Італії зробили відкриття, яке похитнуло цю парадигму. Вони використали 16-річні дані детектора Великого телескопа на борту супутника NASA "Фермі", щоб виявити слабкий гамма-сигнал, який відповідає положенню GRS 1915+105, мікроквазару із зорею, меншою за Сонце. Виміряно, що енергія гамма-сигналу перевищує 10 ГеВ, що вказує на те, що система може прискорювати частинки до ще вищих енергій.

Спостереження свідчать на користь сценарію, в якому протони прискорюються в джетах, після чого вилітають і взаємодіють з навколишнім газом, утворюючи гамма-фотони. У статті, опублікованій в Astrophysical Journal Letters, дослідники також використовують дані 45-метрового радіотелескопа Нобеяма в Японії, які вказують на те, що навколо джерела достатньо газового матеріалу для цього сценарію.

В MPIK зазначають: цей результат показує, що навіть мікроквазари, які містять зорі малої маси, здатні прискорювати частинки. Оскільки це найчисленніший клас, цей висновок має значні наслідки для оцінки внеску мікроквазарів як групи у вміст космічного проміння в нашій галактиці. Однак для подальшого з′ясування того, чому деякі системи прискорюють частинки ефективно, а інші -- ні, знадобиться більше спостережень і досліджень у різних діапазонах довжин хвиль.

• Чорні діри