Нечто огромное светится в направлении созвездия Лебедя. Структура, известная как «пузырь Лебедя», простирается на сотни световых лет и светится в гамма-диапазоне — самой энергичной форме света. Астрономы давно связывали её с Cygnus X — плотным регионом, где рождаются массивные звёзды. Новое исследование предлагает иной двигатель для наиболее экстремальной части излучения: компактную двойную систему под названием Cygnus X-3.
Идея исходит из статьи Чжаодуна Ши и коллег, принятой к публикации в The Astrophysical Journal Letters. Исследователи утверждают, что Cygnus X-3 может объяснить самые высокоэнергичные гамма-лучи пузыря более естественно, чем одно лишь широкое население молодых звёзд. Это сильное предложение, а не установленная идентификация.
Двойная система с громкой репутацией
Cygnus X-3 — это микро-квазар, двойная система, содержащая компактный объект — вероятно, чёрную дыру или нейтронную звезду, — который вытягивает вещество из звезды-компаньона. По мере того как газ закручивается внутрь, часть энергии системы может направляться в джеты и быстродвижущиеся частицы.
Это делает двойную систему привлекательным кандидатом на роль источника космических лучей. Новое исследование сосредоточено на протонах, ускоренных до энергий выше 100 ТэВ, со спектром, простирающимся в сторону петаэлектронвольтного диапазона. Когда эти частицы покидают двойную систему и сталкиваются с газом в межзвёздном пространстве, они могут генерировать гамма-лучи очень высоких энергий.
Почему пузырь указывает обратно на Cygnus X-3
Обсерватория LHAASO (Large High Altitude Air-shower Observatory) обнаружила источник гамма-лучей ультравысоких энергий, связанный с регионом Лебедя. Источник переменный и достигает энергий, приближающихся к петаэлектронвольту. Исследователи смоделировали, как частицы, высвобожденные Cygnus X-3, распространялись бы через окружающий газ, и обнаружили, что resulting гало может соответствовать наблюдаемому пузырю Лебедя.
Геометрия — часть аргумента. Пузырь покрывает примерно шесть градусов на небе, что соответствует структуре размером в сотни парсеков на расстоянии звёздообразующего региона Лебедя. Точечный ускоритель, который с течением времени впрыскивал частицы, может создать такое протяжённое свечение по мере диффузии частиц от источника.
Команда утверждает, что связь с Cygnus X-3 становится особенно правдоподобной выше примерно 400 ТэВ. При более низких энергиях более широкий звёздообразующий комплекс Cygnus X всё ещё может вносить существенный вклад. Таким образом, пузырь может не иметь единственного простого объяснения во всём своём спектре.
Что остаётся неопределённым
Статья — это модель, а модели живут или умирают от будущих наблюдений. Астрономам необходимо сравнить предсказанную форму гамма-излучения, энергетический спектр и переменность с более обширным набором измерений. Им также нужно проверить, обладает ли окружающий газ плотностью и составом, необходимыми для предложенного адронного процесса.
Есть и другая практическая трудность: Лебедь — это плотный регион. Массивные звёзды, остатки сверхновых, звёздные ветры и другие компактные объекты занимают одно и то же широкое соседство. Разделить их вклады сложно даже для инструментов, которые регистрируют гамма-лучи, а не видимый свет.
Тем не менее предложение придаёт пузырю более чёткую историю. Вместо того чтобы рассматривать регион Лебедя как один диффузный ускоритель, оно спрашивает, не подпитывает ли один микро-квазар окружающее пространство частицами, которые делают видимой крупнейшую структуру. Ответ придёт от следующего поколения гамма-наблюдений, а не от одного лишь striking формы пузыря.
Результат также связывает два масштаба, которые обычно обсуждаются отдельно. Cygnus X-3 — это двойная система размером всего в несколько астрономических единиц, тогда как пузырь простирается на регион, измеряемый сотнями парсеков. Поток частиц от этого крошечного двигателя должен был бы выжить и распространиться через межзвёздную среду в течение очень долгого времени, прежде чем произвести свечение, которое видят астрономы.
Если связь подтвердится, Cygnus X-3 присоединится к короткому списку известных ускорителей частиц в галактике. Это также помогло бы объяснить, почему наиболее энергичное излучение сосредоточено в одной части большего облака. Но различие между убедительной моделью источника и подтверждённым источником будет зависеть от измерений, которые смогут отделить вклад двойной системы от остальной части Cygnus X.
Источники и дополнительная литература: статья в The Astrophysical Journal Letters о Cygnus X-3 и пузыре Лебедя; версия исследования на arXiv; отчёт исследования Phys.org.
Ваш комментарий