VERITAS раскрывает тайну микроквазара SS 433

Коллаборация VERITAS, использующая систему телескопов для регистрации сверхэнергетического гамма-излучения, представила результаты масштабной наблюдательной кампании, направленной на исследование уникального микроквазара SS 433.

Работа, проведенная под руководством Тобиаса Кляйнера из Исследовательского центра DESY в Германии и опубликованная на сервере препринтов arXiv, позволила получить новые ключевые данные о природе этого объекта. Микроквазары, к которым относится SS 433, представляют собой двойные системы, состоящие из компактного объекта — черной дыры или нейтронной звезды, — которая перетягивает вещество со звезды-компаньона. Они считаются уменьшенными аналогами квазаров, активных галактических ядер, причем оба типа объектов черпают энергию из аккреции вещества на черную дыру.

Объект SS 433, открытый в 1978 году в центре остатка сверхновой W50, стал первым известным науке микроквазаром. Эта массивная рентгеновская двойная система, удаленная от Земли примерно на 18 000 световых лет, находится на поздней стадии эволюции.

Система включает в себя черную дыру звездной массы, аккрецирующую вещество со звезды-компаньона класса А, и обладает орбитальным периодом около 13,08 суток. Главной отличительной чертой SS 433 является наличие прецессирующих релятивистских джетов — струй плазмы, движущихся с релятивистскими скоростями. Эти струи простираются на десятки световых лет, активно взаимодействуя с окружающей межзвездной средой и порождая излучение во всех диапазонах электромагнитного спектра.

В ходе исследования, которое проводилось с 2009 по 2023 год с помощью массива телескопов VERITAS, предназначенного для регистрации черенковского излучения в атмосфере, астрономам удалось установить, что джеты SS 433 ускоряют заряженные частицы до чрезвычайно высоких энергий, достигающих тераэлектронвольт (ТэВ).

Было обнаружено, что гамма-излучение микроквазара имеет вытянутую гауссову форму и пространственно совпадает с осью джетов. Это свидетельствует о том, что излучение сверхвысоких энергий генерируется не вблизи компактного объекта, а в протяженных областях, где джеты сталкиваются с межзвездной средой. При этом значимого гамма-излучения, исходящего непосредственно из центра системы, зафиксировано не было, как и не выявлено его модуляции, связанной с орбитальным или прецессионным периодами.

Полученные результаты указывают на то, что механизм генерации излучения сверхвысоких энергий в SS 433 связан со стационарными крупномасштабными процессами ускорения частиц в областях, где джеты тормозятся и взаимодействуют с окружающим веществом.

Согласно выводам авторов, наблюдаемые пространственные характеристики и морфология источника согласуются с моделью ускорения частиц на ударных волнах, возникающих либо в точках окончания джетов, либо в результате их взаимодействия. Таким образом, SS 433 подтверждает свою роль как эталонной системы для изучения механизмов ускорения частиц в релятивистских струях микроквазаров и служит важным ориентиром для понимания природы других галактических источников, связанных с джетами.