Астрономы обнаружили необычайно мощный природный ускоритель элементарных частиц в нашей галактике. Объект в созвездии Орла (лат. Aquilla), получивший неофициальное название Aquila Booster, демонстрирует эффективность разгона частиц до энергий петаэлектронвольтного уровня, близкую к теоретическим пределам астрофизики. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Согласно данным наблюдений обсерватории LHAASO, источник мощного гамма-излучения связан с пульсаром PSR J1849-0001 в созвездии Орла. Ученые зафиксировали излучение энергий порядка 10¹⁵ эВ — это признак так называемого PeVatron-объекта, способного ускорять частицы до экстремальных энергий.
Исследователи подсчитали, что эффективность ускорения частиц в обнаруженной туманности достигает как минимум 27% от теоретического максимума, что выше аналогичных оценок для Крабовидной туманности (остатка сверхновой 1054 года). При использовании стандартных моделей ударного ускорения требуемая эффективность попросту невозможна. Именно поэтому объект получил прозвище Aquila Booster — «ускоритель Орла».
Пульсарные ветровые туманности формируются, когда быстро вращающаяся нейтронная звезда выбрасывает поток заряженных частиц с околосветовой скоростью. Эти релятивистские частицы сталкиваются с окружающей средой и создают ударные фронты, где происходит ускорение до экстремальных энергий. Новое открытие показывает, что такие системы могут работать значительно эффективнее, чем предполагалось ранее.
Если результаты подтвердятся, высокая эффективность может оказаться типичной для целого класса пульсарных туманностей. Это означает, что значительная часть космических лучей сверхвысоких энергий может формироваться именно в таких объектах.
Ранее рекордсменом считалась Крабовидная туманность, где эффективность ускорения оценивалась примерно в 16%. Новое наблюдение почти удваивает этот показатель и усиливает дискуссию о механизмах ускорения в релятивистской плазме.
В итоге открытие Aquila Booster может потребовать пересмотра моделей ударного ускорения и поведения частиц в магнитизированной плазме, а также помочь объяснить происхождение космических лучей и нейтрино сверхвысоких энергий.
Источник: hi-tech.mail.ru