Астрономы нашли ускоритель частиц внутри космического «ламантина»

Астрономы отыскали источник очень жесткого рентгеновского излучения в туманности «Ламантин», связанной с микроквазаром SS 433. Он находится к востоку от микроквазара и состоит из узлов, где идут процессы ускорения частиц до энергий в сотни тераэлектронвольт, что поддерживает идею о том, что туманность может быть космическим певатроном. Препринт работы доступен на сайте arXiv.org.

Туманность W50 (или «Ламантин») классифицируется как один из крупнейших остатков галактической сверхновой, вспыхнувшей около десяти тысяч лет назад. Она обладает размерами более 200×100 парсек и находится на расстоянии 5,5 килопарсек от Солнца. Однако широко W50 известна прежде всего тем, что содержит уникальную рентгеновскую двойную SS 433, которая представляет собой первого известного представителя микроквазаров. В нем находится черная дыра звездной массы, окруженная аккреционным диском из вещества массивной ОВ-звезды и порождающая релятивистские джеты. 

W50, похожая на плывущего ламантина, обладает уникальной морфологией, связанной с взаимодействием вещества туманности с микроквазаром. В ее западной и восточной частях наблюдаются излучающие в радиодиапазоне области, похожие на «радиоуши» активных галактик. Кроме того, «Ламантин» представляет собой один из кандидатов в ускорители космических лучей (певатроны) в Млечном Пути. Благодаря своим свойствам туманность крайне интересна для ученых, так как позволяет исследовать разнообразные астрофизические процессы.

Группа астрофизиков во главе с Самар Сафи-Харб (Samar Safi-Harb) из Манитобского университета опубликовала результаты исследований космическими рентгеновскими телескопами NuSTAR, «Чандра» и XMM-Newton внутренней восточной части W50. Целью работы было изучение процессов ускорения частиц в туманности, в частности, определение источника наиболее жесткого рентгеновского излучения от нее.

Ученые обнаружили, что самое жесткое нетепловое рентгеновское излучение с энергией квантов до 30 килоэлектронвольт и фотонным индексом 1,6 исходит от узловатой области, названной «головой», размером в несколько угловых минут, которая расположена в 29 парсеках к востоку от SS 433. В области концевой ударной волны у радиодоли преобладает уже мягкое рентгеновское излучение, а внутри области распространение джета от SS 433 наблюдаются компактные узлы жесткого рентгеновского излучения. 

Обнаружение жесткого рентгеновского излучения до энергий 30 килоэлектронвольт дает значение энергий электронов до 250 тераэлектронвольт (при расчетном значении магнитного поля в 12 микрогаусс), что поддерживает идею о том, что микроквазар является мощным ускорителем частиц. Энергия, необходимая для ускорения электронов до наблюдаемых энергий в «голове», составляет приблизительно 2,4×10⁴⁴ эрга. Исследователи предполагают, что узлы, излучающие жесткое рентгеновское излучение, связаны с истечением джета, а заряженные частицы ускоряются с помощью какого-то нестандартного механизма, включающего недавнюю инжекцию частиц и их повторное ускорение. Более точную картину процессов в данном регионе можно составить на основе будущих, мультиволновых и более глубоких наблюдений с высоким разрешением за туманностью.

Ранее мы рассказывали о том, как сталкивающиеся ударные волны нагрели плазму в джетах микроквазара SS 433.

Александр Войтюк