Ускоритель частиц в космосе. Черная дыра-вампир раскрывает давнюю загадку астрономии (фото)

Фото: NASA

Авторы исследования, опубликованного в журнале Science, предполагают, что они нашли источник странных космических лучей, которые врезаются в нашу планету. Этим источником являются черные дыры-вампиры под названием микроквазары. Они представляют собой космический ускоритель частиц, пишет Space.

Еще в 1912 году ученые впервые обнаружили космические лучи, которые врезаются в атмосферу Земли и их частицы могут иметь энергию, достигающую 10 в 20 степени электронвольт. Это намного больше, чем имеют частицы, ускоренные самым мощным ускорителем частиц на Земле – Большим адронным коллайдером.

В прошлом ученые считали, что за появлением космических лучей стоят либо сверхновые (взрывы звезд) или микроквазары (черные дыры с активным поглощением материи). Предполагалось, что они являются космическими ускорителями частиц. Но доказательств того, что микроквазары могут отвечать за появление космических лучей было мало. До нового исследования.

Микроквазарами называют черные дыры звездной массы, которые похожи на квазары (сверхмассивные черные дыры в центре некоторых галактик), но первые не так активно поглощают материю.

Авторы нового исследования считают, что черные дыры звездной массы, которые находятся в двойной системе с огромной звездой и поглощают ее вещество (поэтому их называют вампирами), затем выпускают в космос высокоскоростные релятивистские струи. Эти струи врезаются в окружающую материю, создают ударную волну, которая ускоряет электроны до такой большой скорости, что именно этим можно объяснить частицы высокой энергии в космических лучах.

К такому выводу астрономы пришли после изучения самого мощного микроквазара в Млечном Пути под названием SS 433. Они обнаружили гамма-лучи очень высокой энергии, которые выходят из релятивистских струй. Эти лучи появляются как раз во время встречи струй с окружающей материей.

Микроквазар SS 433 находится в центре остатка сверхновой под названием W50. Этот остаток известен еще под названием Туманность ламантина и расположен на расстоянии 18 тысяч световых лет от нас. SS 433 состоит из черной дыры, масса которой в 10–15 раз больше массы Солнца и звезды-компаньона, которая относится к классу белых сверхгигантов. Их разделяет примерно 24 млн км. Это почти в 6 раз меньше, чем расстояние от Земли до Солнца.

Когда черная дыра забирает вещество у соседней звезды, то появляется аккреционный диск из вращающейся вокруг черной дыры материи. Часть вещества падают в черную дыру, а часть в виде струй улетает в космос со скоростью в 26% от скорости света. Что касается остатка сверхновой W50, то он образовался в результате взрыва звезды 20 тысяч лет назад, после чего и появилась черная дыра звездной массы.

Но авторы исследования говорят, что существует загадки, которые еще нужно разгадать. Например, нужно выяснить, с чем сталкиваются струи черной дыры, что приводит к появлению ударных волн и странных космических лучей.

Также ученые говорят, что не могут пока точно сказать, что микроквазары являются источниками космических лучей и пока это только предположение, основанное на полученных данных. Но есть еще одна тайна, которую предстоит раскрыть. По слова авторов исследования, даже если SS 433 является источником космических лучей, то он точно не создает космические лучи, состоящие из протонов с энергией, достигающей петаэлетронвольт. Их также обнаруживают на Земле, но ученые считают, что микроквазар SS 433 слишком молодой, чтобы его ускоренные частицы могли достичь Земли после того, как они покинули источник. Возможно, более старые микроквазары имеют отношение к этому виду космических лучей.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист AOinform