Ученые определили область Млечного Пути, способную ускорять частицы до сверхвысоких энергетических уровней

Астрономы обнаружили огромный пузырь гамма-излучения, который может быть источником самых мощных космических лучей Млечного Пути — частиц высокой энергии, которые попадают на Землю из космоса.

Этот галактический ускоритель, получивший название «Супер ПеВатрон» (super PeVatron), способен испускать космические лучи с энергией не менее 10 петаэлектронвольт (ПэВ; 10 ¹⁶ электронвольт), что расширяет верхний предел энергий, которых, как полагают, достигают частицы в Млечном пути.

Результаты наблюдений подтверждают, что такие источники высокой энергии существуют в нашей галактике. «Мы искали подобные вещи в течение многих лет», — говорит соавтор исследования Чжэнь Цао, астрофизик из Института физики высоких энергий Китайской академии наук в Пекине. «Теперь мы действительно их видим».

Космические лучи — это субатомные частицы, часто протоны или атомные ядра, которые летят в космосе почти со скоростью света. Известно, что те, что находятся в Млечном Пути, достигают энергии, по крайней мере, в несколько ПэВ, но обнаружить источники космических лучей очень высокой энергии было чрезвычайно сложно.

Это связано с тем, что лучи отражаются от магнитных полей, когда они проносятся через космическое пространство, а это означает, что траектории их полета настолько запутаны, что трудно определить места их происхождения.

Чтобы обойти эту проблему, исследователи измеряют гамма-фотоны — частицы, образующиеся в результате взаимодействия космических лучей с межзвездным газом. Гамма-лучи несут 10% энергии космических лучей и движутся по прямым линиям, что облегчает определение потенциальных источников космических лучей.

Чжэнь Цао и его коллеги использовали обсерваторию LHAASO в Даочэне, Китай, для измерения гамма-лучей, исходящих от Лебедя OB2, массивной области звездообразования в созвездии Лебедя.

Команда LHAASO обнаружила огромную структуру, испускающую гамма-излучение, известную как пузырь, которая излучала фотоны с энергией выше 1 ПэВ, а один из них имел энергию 2,5 ПэВ. Это говорит о том, что эта область может генерировать галактические космические лучи, энергия которых достигает как минимум 10–25 ПэВ, говорят астрономы.

По их словам, горячие, молодые звезды в пределах Лебедя OB2 производят звездные ветры, достигающие скорости в тысячи километров в секунду. Когда эти ветры сталкиваются с газом и другим материалом, находящимся между звездами, они создают идеальные условия для ускорения частиц до высоких энергетических уровней.

Ученые планируют изучить Лебедь OB2 более детально, чтобы попытаться определить точный источник космических лучей высокой энергии в звездном скоплении. Они также продолжат охоту за другими подобными источниками в Млечном Пути.

Исследование было опубликовано в Science Bulletin.