X-ray: (IXPE): NASA/MSFC/IXPE; (Chandra): NASA/CXC/SAO; (XMM): ESA/XMM-Newton; IR: NASA/JPL/Caltech/WISE; Radio: NRAO/AUI/NSF/VLA/B. Saxton. (IR/Radio image created with data from M. Goss, et al.); Image Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk & K.Arcand
Астрономы идентифицировали гамма-излучение джета SS 433. Оказалось, что при всплеске такого излучения происходит эффективное ускорение частиц, которого ученые не ожидали увидеть. Эти результаты могут помочь решить многие вопросы в астрофизике. Исследование опубликовано в журнале Science.
SS 433 — это микроквазар, двойная звездная система, в которой черная дыра с массой примерно в десять раз больше солнечной и такая же по массе звезда, но занимающая гораздо больший объем, вращаются вокруг друг друга с периодом 13 дней. Мощнейшее гравитационное поле черной дыры «отрывает» с поверхности звезды вещество. Оно накапливается в горячем газовом диске, питающем черную дыру. Когда вещество падает в сторону черной дыры, два джета (струи заряженных частиц, или плазмы) выбрасываются перпендикулярно плоскости диска со скоростью, составляющей четверть скорости света. Микроквазар SS 433 расположен внутри Млечного Пути, относительно близко к Земле. Из-за этого видимый размер джетов SS 433 на небе намного больше, и, следовательно, их свойства легче изучать с помощью гамма-телескопов нынешнего поколения.
Астрофизики начали наблюдение за системой SS 433. Они собрали данные по 200 часам наблюдений и выяснили, что струи джетов испускают гамма-излучение. Превосходное угловое разрешение телескопов HESS (High Energy Stereoscopic System, высокоэнергетической стереоскопической системы) по сравнению с более ранними измерениями позволило исследователям точно определить происхождение гамма-излучения.
Ученые не обнаружили гамма-излучения в центральной области двойной звездной системы, однако оно внезапно появляется во внешних частях SS 433 на расстоянии около 75 световых лет по обе стороны от двойной звезды. Однако больше всего астрономов удивило смещение положения гамма-излучения при наблюдении при разных энергиях. Фотоны гамма-излучения с самой высокой энергией, превышающей 10 тераэлектронвольт, обнаруживаются только в той точке, где струи внезапно появляются вновь. Напротив, дальше вдоль каждой струи появляются области, испускающие гамма-лучи с более низкими энергиями.
«Это первое в истории наблюдение энергозависимой морфологии гамма-излучения астрофизической струи», — отмечает Лаура Оливера-Ньето из Института ядерной физики Макса Планка в Гейдельберге.
Ученые смоделировали наблюдаемую энергетическую зависимость излучения гамма-лучей и смогли впервые в истории оценить скорость внешней части струй. Разница между этой скоростью и той, с которой вылетают струи, позволяет предположить, что механизм, ускоряющий частицы, — это сильный удар. Он возникает из-за столкновения разных сред, когда быстрые частицы из астрофизического джета встречаются с легкими частицами, фотонами, передающими им часть своей энергии. Именно это объясняет появление высокоэнергетических гамма-фотонов. Есть надежда, что результаты можно будет перенести и на другие изучаемые астрономические объекты, что поможет решить многие загадки происхождения самых энергичных космических лучей.
Автор: Анна Гуль.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.