Странное сердцебиение из гамма-излучения озадачило астрономов

Ученые обнаружили таинственные пульсации гамма-излучения, исходящие из космического газового облака.

Неприметное облако в созвездии Акила бьется в ритме с черной дырой, процессирующей по соседству, и это указывает на связь между двумя объектами. Только остается тайной, как черная дыра приводит в действие пульсации гамма-излучения облака с расстояния примерно 100 световых лет.

Об этом в журнале Nature Astronomy сообщила команда, возглавляемая сотрудником DESY Гумбольдтом Цзяном Ли и профессором ICREA Диего Ф. Торресом из Института космических наук (IEEC-CSIC). Пресс-релиз размещен на сайте DESY (Немецкий электронный синхротрон).

Исследовательская группа, в состав которой входили ученые из Германии, Испании, Китая и США, тщательно проанализировала более чем 10-летние данные космического телескопа NASA Ферми, смотря на так называемый микроквазар. Система, зарегистрированная как SS 433, расположена примерно в 15 000 световых годах в Млечном Пути и состоит из гигантской звезды с примерно 30-кратной массой нашего Солнца и черной дыры, массой от 10 до 20 солнечных. Два объекта вращаются друг вокруг друга с периодом 13 дней, пока черная дыра высасывает материю с гигантской звезды.

"Этот материал накапливается в аккреционном диске перед тем, как попасть в черную дыру, как вода в водовороте при сливе ванны", - объясняет Ли. - "Однако, часть этой материи не падает в канализацию, а выстреливает на высокой скорости в двух узких струях в противоположных направлениях над и под аккреционным вращающимся диском." Эта обстановка известна из активных галактик, в центре которых находятся квазары с ужасающими черными дырами в миллионы солнечных масс, которые выстреливают струями на десятки тысяч световых лет в космос. Поскольку SS 433 выглядит уменьшенной версией этих квазаров, его окрестили микроквазаром.

Высокоскоростные частицы и сверхмощные магнитные поля в струе производят рентгеновское и гамма-излучение. "Аккреционный диск не лежит точно в плоскости орбиты двух объектов. Он процессирует или качается, как волчок, установленный наклоненным на столе", - говорит Торрес. "Как следствие, две струи движутся спирально в окружающее пространство, а не просто образуют прямую линию".

Прецессия струй черной дыры длится около 162 дней. Тщательный анализ выявил сигнал гамма-излучения того же периода из положения, расположенного относительно далеко от струй микроквазара, который ученые обозначили как Fermi J1913+0515. Он расположен в месте неприметного усиления газа. Последовательные периоды указывают на то, что эмиссия газового облака происходит за счет микроквазара.

"Найти такую однозначную связь по хронометражу, примерно в 100 световых годах от микроквазара, даже не вдоль направления струй, столь же неожиданно, как удивительно", - говорит Ли. "Но, как черная дыра может питать сердцебиение газового облака, нам непонятно". Прямое периодическое освещение струей кажется маловероятным. Альтернатива, которую исследовала команда, основана на воздействии быстрых протонов (ядра атомов водорода), образующихся на концах струй или у черной дыры, и вводимых в облако, где эти субатомные частицы попадают в газ и производят гамма-излучение. Протоны также могут быть частью оттока быстрых частиц с края аккреционного диска. Каждый раз, когда этот отток ударяет в газовое облако, он озаряется гамма-излучением, что объясняло бы его странное сердцебиение. "Энергетически, отток из диска может быть столь же мощным, как и струй, и, как считается, он процессирует в знак солидарности вместе с остальной системой", - объясняет Торрес.

Дальнейшие наблюдения, а также теоретическая работа необходимы для полного объяснения странных пульсаций гамма-излучения этой уникальной системы вне этого первичного открытия. "SS 433 продолжает удивлять наблюдателей на всех частотах, так же и теоретиков", - отмечает Ли. "И, безусловно, станет испытательным полигоном для наших идей о производстве и распространению космических лучей вблизи микроквазаров на долгие годы".

Читайте еще интересные новости о космосе.