Мощнее коллайдера в 15 раз. Обсерватория LHAASO выследила гамма-лучи экстремальных энергий
Представим, что Большой адронный коллайдер — вершина человеческой инженерии, где протоны разгоняют до невероятных скоростей. Теперь возьмите его мощность и умножьте на 15.
Именно такую «адскую кухню» ученые только что обнаружили в глубинах нашей Галактики. Космический ускоритель, выбивающий все двери теоретической физики, нашелся в двойной звездной системе LS I +61° 303, которая расположена в созвездии Кассиопеи.
До сих пор считалось, что подобные объекты просто не способны на такой экстремальный «форсаж». Однако обсерватория LHAASO зафиксировала от этой пары гамма-лучи с энергией более 100 тере-электронвольт (ТеВ). Это официальный пропуск в высшую лигу — клуб ультравысоких энергий, так называемых «певатронов».
Гамма-лучи такой мощности не доходят до поверхности Земли напрямую. Врезаясь в нашу атмосферу, они порождают каскад вторичных частиц, такой себе «ливень», который и ловит LHAASO. Анализируя эти атмосферные отпечатки, физики смогли отмотать процесс назад и понять: то, что прилетело из космоса, несет в себе почти 200 ТэВ энергии.
Ранее эту систему изучали неоднократно, но видели максимум 10 ТэВ. Скачок до ста — это не просто уточнение цифры, это изменение статуса. Система LS I +61° 303 официально стала самым мощным подтвержденным гамма-бинаром в нашем списке.
Что же там происходит? В системе кружатся две звезды: одна — гигантская и массивная, другая — компактный «труп», или нейтронная звезда, или черная дыра. Они делают полный оборот за 26,5 дней, и этот танец постоянно перекраивает пространство вокруг них.
Ученые заметили интересную штуку: интенсивность излучения меняется в зависимости от положения звезд на орбите. Причем на сверхвысоких энергиях этот ритм отличается от того, что видели раньше. Это означает, что «двигатель», который разгоняет частицы, работает не стабильно, а постоянно меняет режимы в зависимости от силы магнитных полей и плотности звездного ветра.
Именно этот ветер и становится мишенью. Когда разогнанные частицы врезаются в плотный поток плазмы от массивной звезды, рождаются те самые гамма-кванты. Ученые подозревают, что главную роль здесь играют не электроны (они слишком быстро теряют энергию), а протоны или даже более тяжелые ядра атомов. Это превращает систему в настоящий природный PeVatron.
Вопрос о том, откуда берутся мощнейшие космические лучи, мучает физиков уже более века. Мы знаем, что они есть, но не всегда понимаем, кто их запускает. Случай с LS I +61° 303 добавляет в список подозреваемых новый тип объектов.