Мікроквазари визнані ключовими прискорювачами космічних променів у Чумацькому Шляху

Науковці, які використовують дані Великої високогірної обсерваторії повітряних злив (LHAASO), надали вагомі докази того, що мікроквазари є головними джерелами прискорення найбільш енергійних космічних променів у межах Чумацького Шляху. Це дослідження проливає світло на одну з найстаріших загадок сучасної астрофізики — походження цих високоенергетичних частинок, що досягають Землі.

Мікроквазари, системи, що складаються з чорної діри та зорі-компаньйона, тепер розглядаються як потужні природні прискорювачі частинок. Вони здатні долати енергетичні обмеження, які раніше приписували залишкам наднових. Дослідження, проведені Колаборацією LHAASO під керівництвом академіка Цао Чженя з Китайської академії наук (CAS), поглиблюють розуміння екстремальних фізичних процесів у чорнодіркових системах. Ці висновки, опубліковані у Science Bulletin, підтверджують, що мікроквазари, зокрема SS 433, V4641 Sgr, GRS 1915+105, MAXI J1820+070 та Cygnus X-1, є цими «супер ПеВ-прискорювачами» Галактики.

Ключовим моментом стало оголошення у лютому 2024 року про виявлення гігантської бульбашки надновисокоенергетичних гамма-променів у зоні зореутворення Лебедя (Cygnus). У цій структурі зафіксовано численні фотони з енергіями, що перевищують 1 ПеВ (петаелектронвольт), причому найвищий зареєстрований показник сягнув 2.5 ПеВ. Це свідчить про наявність у цій області «супер ПеВ-прискорювача», який, за оцінками, може безперервно інжектувати частинки з енергіями до 20 ПеВ у міжзоряний простір. Виявлення фотонів з енергією 1.4 ПеВ у регіоні Лебедя, яке мало ймовірність помилки лише 0.028% через космічний променевий фон, стало прямим доказом існування цих екстремальних прискорювачів.

Ці новітні дані дозволяють пояснити так зване «коліно» в спектрі космічних променів, яке спостерігається на енергіях близько 3 ПеВ. Традиційно вважалося, що залишки наднових є головними джерелами, але вони не можуть прискорювати частинки до таких високих енергій. Наприклад, потужність системи SS 433 сягає еквівалента енергії чотирьох трильйонів найпотужніших водневих бомб за секунду, що підтверджує їхню здатність прискорювати протони до енергій понад 1 ПеВ.

Обсерваторія LHAASO, розташована на горі Хайцзи у провінції Сичуань, Китай, на висоті 4410 метрів, розпочала стабільну роботу після завершення будівництва у липні 2021 року. Інструмент охоплює площу 145 гектарів і складається з 5216 електромагнітних детекторів, 1188 мюонних детекторів та масиву водяних черенковських детекторів. Підтвердження ролі мікроквазарів до рівня 20 ПеВ суттєво уточнює сучасні астрофізичні моделі, що описують механізми прискорення частинок у нашій Галактиці.