Ученые доказали существование в нашей галактике природного ускорителя протонов сверхвысоких энергий — протонного певатрона. Исследование возглавили специалисты из Хиросимского университета, объединившие данные сразу трех крупнейших астрономических обсерваторий — космического гамма-телескопа Fermi, рентгеновской обсерватории Chandra и японского радиопроекта FUGIN. Комплексный анализ позволил окончательно подтвердить, что объект LHAASO J1912+1014u является одним из самых мощных природных ускорителей протонов в Млечном Пути.
Космические лучи — это поток заряженных частиц, которые постоянно пронизывают межзвездное пространство. Около 90% из них составляют протоны. Некоторые частицы обладают настолько огромной энергией, что даже Большой адронный коллайдер не способен разогнать протоны до подобных скоростей. Такие природные ускорители называют певатронами, поскольку они способны сообщать частицам энергию свыше 1 петаэлектронвольта.
Долгое время ученые предполагали существование подобных объектов, однако прямых доказательств практически не было. Теперь исследователи подтвердили, что объект LHAASO J1912+1014u, расположенный в созвездии Орла неподалеку от яркой звезды Альтаир, действительно ускоряет протоны до рекордных энергий.
Ранее ученые не могли определить природу объекта. Высокоэнергетическое гамма-излучение могут создавать не только протоны, но и электроны, поэтому требовались дополнительные наблюдения.
Сопоставление всех данных показало, что гамма-излучение совпадает с облаками межзвездного газа, где протоны сталкиваются с веществом и рождают высокоэнергетические фотоны. При этом рентгеновское излучение оказалось слишком слабым для сценария с ускорением электронов. По словам руководителя исследования Цунэфуми Мизуно, именно сочетание трех независимых методов наблюдений позволило окончательно подтвердить протонную природу объекта.
Секрет природных ускорителей
Происхождение космических лучей остается одной из старейших нерешенных задач астрофизики. Хотя эти частицы были открыты более ста лет назад, ученые до сих пор не знают, какие объекты способны разгонять их до столь экстремальных энергий. Авторы исследования не только подтвердили существование протонного певатрона, но и смогли определить характеристики ускоряемых частиц. Это поможет лучше понять механизмы работы подобных космических ускорителей. По словам исследователей, в Млечном Пути уже известно несколько десятков возможных кандидатов в певатроны. Теперь команда планирует изучить их с использованием аналогичного многоволнового подхода, объединяя данные гамма-, рентгеновских и радиотелескопов.
Если удастся подтвердить существование других подобных объектов, ученые смогут значительно приблизиться к ответу на вопрос, где именно рождаются самые быстрые частицы нашей галактики и какие процессы делают природу намного мощнее любых созданных человеком ускорителей.
Также недавно стало известно, что космический «призрак» оказался гигантской галактикой.