Таинственный Пузырь Лебедя мог быть надут микроквазаром

Тайна Пузыря Лебедя получила неожиданную разгадку: след ведет не к звездам, а к прожорливой черной дыре.

Художественное изображение системы Лебедь X-3 с аккреционным диском, окружающим черную дыру или нейтронную звезду, которая вращается в паре с горячей массивной звездой, питается ее веществом и выбрасывает излишки в виде сверхэнергичных протонов, которые затем сталкиваются с молекулами внешней среды и порождают сверхмощное гамма-излучение. Фото: Центр космических полетов имени Годдарда NASA.

Источник: https://phys.org/

Астрономы предложили новое объяснение происхождения загадочного Пузыря Лебедя (Cygnus Bubble) — огромного облака сверхэнергетического гамма-излучения, растянувшегося на тысячи световых лет. Если раньше главным подозреваемым считался регион активного звездообразования Cygnus X, то теперь исследователи указывают на куда более экзотический объект — микроквазар Cygnus X-3. Результаты опубликованы в сборнике The Astrophysical Journal Letters.

Космический движок непреодолимой силы

Пузырь Лебедя давно считается одним из ярчайших гамма-источников Млечного Пути. Ученых наблюдают испускаемые им частицы с энергией порядка петаэлектронвольта (PeV) — это квадриллион электрон-вольт, число с пятнадцатью нулями после единицы (10¹⁵).

Команда под руководством Чжаодуна Ши из Университета науки и технологий Китая проверила гипотезу, согласно которой этот гигантский пузырь подпитывает микроквазар Cygnus X-3. Объект представляет собой тесную двойную систему, где черная дыра или нейтронная звезда буквально вытягивает вещество из соседней массивной звезды и выбрасывает его в виде мощных джетов.

Cygnus X-3 расположен примерно в 31 600 световых годах от Земли. Донор и аккретор совершают полный оборот вокруг общего центра масс всего за 4,8 земных часа.

Рентгеновский снимок двойной системы Лебедь Х-3, окруженной обширным гало. Снимок сделан орбитальным телескопом «Чандра» в декабре 1999 года.

Источник: https://commons.wikimedia.org/

Особый интерес к системе возник после недавних наблюдений китайской обсерватории LHAASO. Она подтвердила, что Cygnus X-3 является первым в Млечном Пути так называемым «супер-певатроном» — природным ускорителем, способным разгонять частицы как минимум до 30 ПэВ. Это один из самых экстремальных энергетических режимов, известных современной астрофизике.

Откуда взялись гамма-лучи

Исследователи смоделировали работу Cygnus X-3 на протяжении сотен тысяч лет. Согласно расчетам, микроквазар непрерывно выбрасывал высокоэнергетические протоны, которые постепенно распространялись в окружающем межзвездном газе. При столкновениях с атомами газа возникали гамма-кванты, которые сегодня и фиксируют телескопы.

Модель удивительно точно воспроизвела как общую светимость Пузыря Лебедя, так и распределение излучения по его площади. При этом для объяснения наблюдений оказалось достаточно направлять на ускорение частиц всего 1–3% энергии системы.

Молекулярное облако Лебедь X остается вторым подозреваемым в накачке гамма-пузыря.

Источник: https://commons.wikimedia.org/

Телескопы будущего вынесут окончательный вердикт

Пока ученые не могут окончательно отделить вклад Cygnus X-3 от излучения звездного комплекса Cygnus X, поскольку оба объекта проецируются на одну область неба. Решить спор должны телескопы нового поколения — Cherenkov Telescope Array, ASTRI и проект Large Array of Cherenkov Telescopes.

Если гипотеза подтвердится, Пузырь Лебедя станет одним из первых примеров того, как астрономам удалось одновременно увидеть и космический ускоритель частиц, и гигантское гамма-гало, которое он создал за сотни тысяч лет поистине бешеной активности.

Тема микроквазаров и космических ускорителей освещается в недавнем материале Hi-Tech Mail.