Исследователи LHAASO установили связь между микроквазарами и формированием области «колена» в спектре космических лучей.

Китайские учёные раскрыли природу «колена» космических лучей: источник — микроквазары чёрных дыр

Китайские учёные, работающие в составе Большой высотогорной обсерватории широких атмосферных ливней (LHAASO), решили одну из старейших загадок астрофизики — они впервые идентифицировали микроквазары чёрных дыр как источник экстремально высокоэнергетических космических лучей и происхождения загадочной структуры «колено». Результаты опубликованы 16 ноября в National Science Review и Science Bulletin.

Это первый случай, когда «колено» — резкое падение потока космических лучей выше энергии около 3 петаэлектронвольт (ПэВ) — наблюдательно связано с конкретным классом астрофизических объектов. LHAASO зарегистрировала ультравысокоэнергетические гамма-лучи от пяти микроквазаров: SS 433, V4641 Sgr, GRS 1915+105, MAXI J1820+070 и Cygnus X-1.

Микроквазары как двигатели экстремальных энергий

По данным EurekAlert, гамма-излучение от SS 433 совпадает с гигантским атомным облаком, что указывает: чёрная дыра ускоряет протоны энергией более 1 ПэВ. Мощность системы достигает примерно 10³² Дж/с — эквивалента энергии четырёх триллионов водородных бомб каждую секунду.

Другой источник, V4641 Sgr, показал гамма-кванты до 0,8 ПэВ, что предполагает родительские частицы с энергией выше 10 ПэВ.

Микроквазары образуются, когда чёрная дыра в двойной системе аккрецирует вещество со звезды-компаньона, формируя релятивистские джеты, способные разгонять частицы до ультравысоких энергий.

Прецизионные измерения LHAASO

LHAASO получила чистую выборку протонов с точностью, сравнимой со спутниковыми миссиями, сообщает China Daily. Спектр показал неожиданный новый «высокоэнергетический компонент» вместо обычного перегиба степенного закона.

Совместный анализ с данными AMS-02 и DAMPE указывает на существование нескольких классов ускорителей внутри Млечного Пути, каждый из которых достигает своих предельных энергий.

«Впервые учёные обнаружили тип источников, которые действительно способны объяснить космические лучи в области “колена”», — отметил Цао Чжэнь, академик Китайской академии наук и главный научный сотрудник LHAASO. По оценкам, в Галактике может существовать около дюжины подобных объектов.

Источник на ScienceDirect