Микроквазары как мощные природные ускорители частиц: открытие телескопа Fermi

Анализ данных, накопленных космическим телескопом NASA Fermi за 16 лет наблюдений, позволил астрономам совершить важное открытие. Оказалось, что микроквазары — компактные двойные системы, где черная дыра постепенно перетягивает на себя вещество звезды-компаньона, — могут служить чрезвычайно мощными природными ускорителями элементарных частиц. Эти сравнительно небольшие объекты способны генерировать потоки высокоэнергетических частиц, известных как космические лучи, которые постоянно достигают Земли и влияют на космическую среду вокруг нас.

Разгадка происхождения космических лучей

Происхождение космических лучей, состоящих преимущественно из протонов и электронов, многие годы оставалось одной из ключевых загадок астрофизики. Новое исследование международной группы ученых, основанное на данных Fermi, позволило идентифицировать один из вероятных источников этих частиц. Астрономы обнаружили новый источник гамма-излучения, связанный с конкретным микроквазаром GRS 1915+105. В этой системе черная дыра массой примерно в 14 раз больше солнечной медленно аккрецирует вещество со звезды-компаньона, масса которой составляет около половины массы нашего Солнца.

«Микроквазары представляют собой идеальные природные лаборатории для ускорения частиц, — поясняет соавтор исследования Лаура Оливера-Ньето из Института ядерной физики Макса Планка. — В них есть все необходимые условия: мощные магнитные поля, колоссальная энергия и обилие частиц, которые могут быть разогнаны до релятивистских скоростей».

Чем микроквазары отличаются от квазаров?

Важно понимать разницу между микроквазарами и их более крупными «родственниками» — квазарами. Квазары питаются от сверхмассивных черных дыр, расположенных в ядрах галактик, и являются одними из самых ярких объектов во Вселенной. Микроквазары же содержат черные дыры звездной массы, которые могут быть всего в несколько раз тяжелее Солнца. Они образуются в тесных двойных системах, где черная дыра постепенно, не разрушая звезду полностью, перетягивает на себя ее вещество, формируя аккреционный диск и часто — релятивистские струи (джеты).

Обратите внимание: Астрономы обнаружили необычный пульсар.

Неожиданный вклад маломассивных звезд

Результаты исследования стали неожиданностью для научного сообщества. Ранее считалось, что мощное ускорение частиц характерно в основном для микроквазаров с массивными звездами-компаньонами. Однако данные Fermi показали, что даже системы с маломассивными звездами, подобные GRS 1915+105, способны быть эффективными ускорителями.

«Это открытие особенно значимо, потому что звезды малой массы гораздо более распространены в нашей Галактике, чем массивные, — подчеркивает Оливера-Ньето. — Следовательно, микроквазары с такими звездами могут вносить существенный, а возможно, и доминирующий вклад в общий поток космических лучей в Млечном Пути».

Перспективы будущих исследований

Ученые рассматривают эту работу как важный шаг к пониманию механизмов генерации космических лучей в Галактике. В планах исследователей — детально изучить другие известные микроквазары, чтобы оценить, насколько распространена обнаруженная способность ускорять частицы, и определить количественный вклад этих систем в галактический фон космического излучения.

Исследование было опубликовано в январе в журнале The Astrophysical Journal Letters.

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Используя данные, собранные за 16 лет космическим телескопом NASA Fermi, астрономы обнаружили, что микроквазары — системы, в которых черная дыра медленно поглощает звезду, — могут быть мощными природными ускорителями частиц.