Используя данные, собранные за 16 лет космическим телескопом NASA Fermi, астрономы обнаружили, что микроквазары — системы, в которых черная дыра медленно поглощает звезду, — могут быть мощными природными ускорителями частиц.
Несмотря на свои небольшие размеры, эти системы способны оказывать значительное влияние на космическую среду, производя высокоэнергетические частицы, известные как космические лучи, которые постоянно бомбардируют Землю.
Космические лучи, состоящие в основном из протонов и электронов, долгое время оставались загадкой для ученых. Их происхождение обсуждалось десятилетиями, но новое исследование, проведенное международной командой астрономов, проливает свет на этот вопрос. Ученые обнаружили новый источник гамма-излучения, связанный с микроквазаром GRS 1915+105, где черная дыра массой около 14 солнечных масс медленно поглощает звезду, масса которой составляет примерно половину массы Солнца.
«Микроквазары обладают всеми необходимыми ингредиентами для ускорения частиц: сильными магнитными полями, высокой мощностью и наличием частиц, которые можно ускорять», — объяснила Лаура Оливера-Ньето из Института ядерной физики Макса Планка, соавтор исследования.
Микроквазары отличаются от стандартных квазаров, которые питаются сверхмассивными черными дырами в центрах галактик. В микроквазарах черные дыры имеют значительно меньшую массу — всего несколько сотен солнечных масс. Эти системы возникают, когда черная дыра начинает медленно поглощать вещество звезды-компаньона, не разрушая ее полностью.
Исследование показало, что даже микроквазары с черными дырами, поглощающими маломассивные звезды, могут быть мощными ускорителями частиц. Это открытие стало неожиданностью, поскольку ранее считалось, что только микроквазары с массивными звездами способны на такое.
«Низкомассивные звезды гораздо более распространены в галактике, чем массивные, — отметила Оливера-Ньето. — Это означает, что микроквазары с низкомассивными звездами могут вносить значительный вклад в количество космических лучей в нашей галактике».
Ученые надеются, что их исследование станет важным шагом к пониманию роли микроквазаров в производстве космических лучей. В будущем они планируют изучить другие известные микроквазары, чтобы определить, насколько широко распространено это явление.