Космические лучи, поток субатомных частиц, постоянно бомбардирующих Землю из межзвездного пространства, представляют собой одну из величайших загадок современной астрофизики. Эти частицы, в основном электроны и протоны, движутся с невероятными скоростями, и природа их происхождения и механизмы их ускорения остаются не до конца понятными.
Среди возможных кандидатов на роль ускорителей космических лучей особый интерес представляют микроквазары – бинарные системы, состоящие из черной дыры звездной массы и звезды-компаньона. Черные дыры, затягивая вещество со звезды, формируют джеты – мощные струи вещества, выбрасываемые с околосветовыми скоростями. Эти джеты рассматриваются как потенциально идеальные места для ускорения частиц до космических энергий. Микроквазары, являясь наиболее мощными источниками джетов в нашей галактике, потенциально могут быть важными поставщиками космических лучей.
Микроквазары делятся на две основные категории: низкомассивные и высокомассивные, в зависимости от массы звезды-компаньона. Низкомассивные системы значительно более распространены в Галактике, чем высокомассивные. До недавнего времени считалось, что механизмы ускорения частиц до гамма-энергий работают в основном в высокомассивных микроквазарах, таких как SS 433, где масса звезды примерно в 10 раз превышает массу Солнца. Ранее считалось, что низкомассивные микроквазары не обладают достаточной мощностью для генерации гамма-излучения.
Однако, новое исследование, результаты которого опубликованы в The Astrophysical Journal Letters, бросают вызов этому устоявшемуся представлению. Международная команда ученых, в составе которых были доктор Лаура Оливера-Ньето из Института ядерной физики Макса Планка в Гейдельберге и доктор Гильем Марти-Девеса из Университета Триеста, проанализировав 16-летние данные наблюдений со спутника НАСА Fermi, оснащенного телескопом LAT, обнаружили явные признаки ускорения частиц в низкомассивной микроквазарной системе GRS 1915+105. Эта система содержит звезду, которая меньше нашего Солнца.
Ученые обнаружили гамма-излучение с энергиями выше 10 ГэВ, что свидетельствует об ускорении протонов в джетах GRS 1915+105. Эти протоны, взаимодействуя с газом в окрестностях системы, порождают гамма-лучи. Наблюдения, проведенные с помощью 45-метрового радиотелескопа Нобеяма в Японии, подтвердили присутствие достаточного количества газа вблизи GRS 1915+105, необходимого для этого процесса.
Это открытие имеет важное значение, поскольку оно указывает на то, что низкомассивные микроквазары, которые считались незначительными источниками космических лучей, могут вносить значительный вклад в их общую численность в Галактике. Этот вывод радикально меняет представление об источниках космических лучей и подчеркивает необходимость пересмотреть оценки их происхождения.
Также, это исследование выявило, что эффективность ускорения частиц может сильно варьироваться между различными микроквазарными системами. Для понимания механизмов, определяющих способность микроквазаров ускорять частицы, потребуются дальнейшие исследования, включающие больше данных наблюдений и детальное моделирование физических процессов в джетах.
Необходимость проведения дополнительных исследований обусловлена тем, что пока неясно, почему одни системы ускоряют частицы более эффективно, чем другие. Интенсивные наблюдения с использованием как наземных, так и космических телескопов, помогут получить более полное представление о процессах, происходящих в джетах микроквазаров и их роли в формировании потока космических лучей.
Открытие гамма-излучения от низкомассивного микроквазара GRS 1915+105 ставит под сомнение существующее понимание происхождения космических лучей и требует пересмотра моделей ускорения частиц в этих системах. Понимание механизмов ускорения частиц в микроквазарах не только проливает свет на природу космических лучей, но также способствует более глубокому пониманию процессов, происходящих вблизи черных дыр.
В результате, микроквазары, ранее не считавшиеся важными источниками космических лучей, могут играть гораздо более значительную роль в формировании космического излучения, чем предполагалось.
Изображение носит иллюстративный характер
Среди возможных кандидатов на роль ускорителей космических лучей особый интерес представляют микроквазары – бинарные системы, состоящие из черной дыры звездной массы и звезды-компаньона. Черные дыры, затягивая вещество со звезды, формируют джеты – мощные струи вещества, выбрасываемые с околосветовыми скоростями. Эти джеты рассматриваются как потенциально идеальные места для ускорения частиц до космических энергий. Микроквазары, являясь наиболее мощными источниками джетов в нашей галактике, потенциально могут быть важными поставщиками космических лучей.
Микроквазары делятся на две основные категории: низкомассивные и высокомассивные, в зависимости от массы звезды-компаньона. Низкомассивные системы значительно более распространены в Галактике, чем высокомассивные. До недавнего времени считалось, что механизмы ускорения частиц до гамма-энергий работают в основном в высокомассивных микроквазарах, таких как SS 433, где масса звезды примерно в 10 раз превышает массу Солнца. Ранее считалось, что низкомассивные микроквазары не обладают достаточной мощностью для генерации гамма-излучения.
Однако, новое исследование, результаты которого опубликованы в The Astrophysical Journal Letters, бросают вызов этому устоявшемуся представлению. Международная команда ученых, в составе которых были доктор Лаура Оливера-Ньето из Института ядерной физики Макса Планка в Гейдельберге и доктор Гильем Марти-Девеса из Университета Триеста, проанализировав 16-летние данные наблюдений со спутника НАСА Fermi, оснащенного телескопом LAT, обнаружили явные признаки ускорения частиц в низкомассивной микроквазарной системе GRS 1915+105. Эта система содержит звезду, которая меньше нашего Солнца.
Ученые обнаружили гамма-излучение с энергиями выше 10 ГэВ, что свидетельствует об ускорении протонов в джетах GRS 1915+105. Эти протоны, взаимодействуя с газом в окрестностях системы, порождают гамма-лучи. Наблюдения, проведенные с помощью 45-метрового радиотелескопа Нобеяма в Японии, подтвердили присутствие достаточного количества газа вблизи GRS 1915+105, необходимого для этого процесса.
Это открытие имеет важное значение, поскольку оно указывает на то, что низкомассивные микроквазары, которые считались незначительными источниками космических лучей, могут вносить значительный вклад в их общую численность в Галактике. Этот вывод радикально меняет представление об источниках космических лучей и подчеркивает необходимость пересмотреть оценки их происхождения.
Также, это исследование выявило, что эффективность ускорения частиц может сильно варьироваться между различными микроквазарными системами. Для понимания механизмов, определяющих способность микроквазаров ускорять частицы, потребуются дальнейшие исследования, включающие больше данных наблюдений и детальное моделирование физических процессов в джетах.
Необходимость проведения дополнительных исследований обусловлена тем, что пока неясно, почему одни системы ускоряют частицы более эффективно, чем другие. Интенсивные наблюдения с использованием как наземных, так и космических телескопов, помогут получить более полное представление о процессах, происходящих в джетах микроквазаров и их роли в формировании потока космических лучей.
Открытие гамма-излучения от низкомассивного микроквазара GRS 1915+105 ставит под сомнение существующее понимание происхождения космических лучей и требует пересмотра моделей ускорения частиц в этих системах. Понимание механизмов ускорения частиц в микроквазарах не только проливает свет на природу космических лучей, но также способствует более глубокому пониманию процессов, происходящих вблизи черных дыр.
В результате, микроквазары, ранее не считавшиеся важными источниками космических лучей, могут играть гораздо более значительную роль в формировании космического излучения, чем предполагалось.
