Гигантский «пузырь» оказался источником самых мощных космических лучей во всем Млечном пути
Ученые обнаружили галактический ускоритель, получивший название «Супер ПеВатрон», который способен испускать космические лучи с энергией не менее 10 петаэлектронвольт (ПэВ или 10^16 электронвольт). Это самые мощные космические лучи, зарегистрированные в Млечном пути.
Результаты исследования китайских астрономов подтверждают, что такие источники высокой энергии существуют в нашей галактике. «Мы искали подобные вещи в течение многих лет», — говорит соавтор работы Чжэнь Цао, астрофизик из Института физики высоких энергий Китайской академии наук в Пекине. — «Теперь мы действительно это видим».
Откуда на Землю падают космические лучи
Космические лучи — это субатомные частицы, часто протоны или атомные ядра, которые летят в космосе почти со скоростью света. Известно, что те, что находятся в Млечном Пути, достигают энергии, по крайней мере, в несколько ПэВ, но обнаружить источники космических лучей очень высокой энергии было чрезвычайно сложно.
Это связано с тем, что космические лучи отражаются от магнитных полей, когда они проносятся в космосе, а это означает, что траектории их полета настолько запутаны, что трудно определить место их происхождения. Чтобы обойти эту проблему, исследователи измеряют гамма-фотоны — частицы, образующиеся в результате взаимодействия космических лучей с межзвездным газом. Гамма-лучи несут 10% энергии космических лучей и движутся по прямым линиям, что облегчает определение потенциальных источников космических лучей.
Цао и его коллеги использовали Большую высотную обсерваторию (LHAASO) в Даочэне, Китай, для измерения гамма-лучей, исходящих от Лебедя OB2 - массивной области звездообразования в созвездии Лебедя.
Команда LHAASO обнаружила огромную структуру, излучающую гамма-излучение, известную как «пузырь», которая излучает фотоны с энергией выше 1 ПэВ, при одном из измерений была зарегистрирована энергия 2,5 ПэВ. Это говорит о том, что эта область может генерировать космические лучи, общая энергия которых (не только гамма-лучи, но протоны) достигает как минимум 10–25 ПэВ, говорит Цао.
По словам Цао, горячие, быстроживущие звезды в пределах Лебедя OB2 производят звездные ветры, достигающие скорости в тысячи километров в секунду. Когда эти порывы сталкиваются с газом и другим материалом, находящимся между звездами, они создают идеальные условия для ускорения космических лучей до высоких энергетических уровней.
Наблюдения показывают, что космические лучи, исходящие из Млечного Пути, могут достигать гораздо более высоких энергий, чем считалось ранее, говорит Гэвин Роуэлл, астрофизик из Университета Аделаиды в Австралии. «Результат, безусловно, очень впечатляющий», — добавляет он.
Цао и его команда намерены исследовать Лебедя OB2 более детально, чтобы попытаться определить точный источник космических лучей высокой энергии в звездном скоплении. Они также продолжат охоту и за другими «суперускорителями» в Млечном Пути.