|
Микроблазар генерирует самые быстрые частицы
|
|
|
|
Международная группа астрономов из ASTRON, JIVE, Амстердамского университета и других научных учреждений обнаружила в Млечном Пути первый так называемый «микроблазар». Эта звездная система состоит из массивной звезды и черной дыры с джетом, направленным в сторону Земли. Исследователи также определили область, где джет сталкивается с молекулярным облаком, как место, где частицы ускоряются до сверхвысоких энергий, достигающих, вероятно, петаэлектронвольт. Таким образом, микроблазары являются одними из самых мощных ускорителей частиц в галактике. Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.
|
|
|
|
Черные дыры могут притягивать материю из окружающего пространства, создавая джеты из вещества и излучения, которые вырываются из полюсов черной дыры с чрезвычайно высокой энергией. Когда такой джет направлен в сторону Земли, объект кажется намного ярче. Сверхмассивные черные дыры, которые находятся в центрах многих галактик, давно изучаются как блазары. Теперь астрономы впервые обнаружили в Млечном Пути черную дыру размером со звезду, джет которой направлен в сторону Земли. Это первый обнаруженный микроблазар.
|
|
|
|
Радиоизображение показало не только сам джет, но и его взаимодействие с окружающей средой. Во-первых, джет пересекает область протяженностью около 100 световых лет (590 триллионов миль), где он уже "очистил" так называемую межзвездную среду. После этого он попадает в относительно плотное молекулярное облако, состоящее в основном из молекулярного водорода и пыли.
|
|
|
|
|
|
|
В результате взаимодействия в облаке образуется яркое пятно, в котором ионизируется межзвездное вещество и нагревается пыль. Здесь частицы разгоняются почти до скорости света с энергией до петаэлектронвольт. Это делает микровзрыватель одним из самых мощных ускорителей элементарных частиц в Млечном Пути, примерно в 100 раз мощнее Большого адронного коллайдера, самого мощного ускорителя элементарных частиц на Земле.
|
|
|
|
Микровзрыватели предсказывались около 30 лет назад. Это открытие не только проливает новый свет на происхождение самых энергичных частиц в Млечном Пути, но и знакомит астрономов с подобными, но более крупными системами, уже обнаруженными в других галактиках. "Это открытие позволяет нам изучать удаленные блазары, созданные далекими сверхмассивными черными дырами", - говорит Бенито Маркоте, старший научный сотрудник ASTRON и JIVE и один из авторов статьи. «Эти блазары слишком далеки, чтобы их можно было различить на наших снимках. Наличие аналога в нашей галактике позволяет детально изучить физику блазаров».
|
|
Черная дыра и массивная звезда
|
|
|
|
Объект IRAS 18293-0941 состоит из черной дыры, масса которой примерно в 10 раз превышает массу нашего Солнца, и горячей массивной звезды, которые вращаются вокруг друг друга с периодом 11 дней. Джеты образуются из вещества, которое черная дыра притягивает от звезды. Сначала это вещество «собирается» в диск, окружающий черную дыру. Непосредственно перед тем, как оно упадет в черную дыру, часть вещества выбрасывается в виде мощных джетов из полюсов черной дыры.
|
|
|
|
IRAS 18293-0941 был внесен в каталог еще в 1983 году голландско-американским спутником IRAS. Внимание астрономов привлек тот факт, что во многих радиодиапазонах наблюдений у этого объекта было обнаружено яркое компактное ядро и радиоизлучение только с одной стороны, что указывало на наличие джета.
|
|
|
|
Была проведена масштабная наблюдательная кампания с использованием радиотелескопов (для получения изображений с высоким разрешением и наблюдения за взаимодействием джетов), оптических телескопов (для получения спектров и измерения скоростей в системе), рентгеновских и гамма-телескопов (для изучения горячей плазмы вокруг черной дыры) и инфракрасных телескопов (для получения изображений теплой пыли вокруг системы). «Это была по-настоящему многоволновая наблюдательная кампания», — говорит Маркот.
|
|
Неуловимые частицы
|
|
|
|
Космические частицы с энергией до петаэлектронвольт были обнаружены обсерваториями космических лучей на Земле, но на протяжении более чем ста лет оставалось неясным, где именно эти частицы разгоняются до таких высоких энергий. Один из возможных источников ускорения — ударная волна, возникающая при столкновении мощного джета черной дыры с межзвездной средой, как в случае с микроблазаром. В ходе этого исследования ученые обнаружили, что яркое пятно в молекулярном облаке совпадает с источником гамма-излучения, свидетельствующим о наличии высокоэнергетических частиц.
|
|
|
|
Маркот рад, что джет микроблазара может быть связан с этим неуловимым классом частиц. «Мы планируем провести дополнительные наблюдения за горячей точкой, в которой джет сталкивается с межзвездной средой, — говорит Маркот. — Более детальное изучение этой области и того, как нагревается и ионизируется вещество, будет иметь большое значение для изучения процесса звездообразования в галактиках, который происходит в молекулярных облаках». Это также может помочь нам понять, как микроблазары влияют на структуру и эволюцию таких галактик, как Млечный Путь».
|
|
|
|
«Это открытие демонстрирует важность одновременного изучения Вселенной с помощью телескопов разных типов, поскольку ни один из них по отдельности не смог бы рассказать всю историю, — говорит соавтор исследования Якоб ван ден Эйнден (Амстердамский университет). — Это отличный пример того, как международная командная работа лежит в основе современной астрономии».
|
|
|
|
Источник
|
