Международная группа ученых определила природу объекта в Млечном Пути, который ускоряет протоны до петаэлектронвольтных (ПэВ) энергий. Это открытие помогает понять, откуда в Галактике берутся космические лучи – частицы, обладающие колоссальной энергией.
Космические лучи состоят преимущественно из протонов, разогнанных почти до скорости света. Энергия некоторых из них превышает квадриллион (10¹⁵) электронвольт – это больше, чем могут сообщить частицам земные ускорители, включая Большой адронный коллайдер. Природные объекты, способные ускорять протоны до таких энергий, называют пэватронами.
Кандидатом в пэватроны считался источник LHAASO J1912+1014u в созвездии Орла. Его обнаружили по мощному гамма-излучению китайская обсерватория LHAASO и японо-китайский эксперимент Tibet AS. Однако эти наблюдения не позволяли однозначно определить, что порождает гамма-лучи – ускоренные протоны или электроны, поскольку разрешающая способность инструментов была недостаточной.
Чтобы выяснить природу объекта, исследователи объединили данные еще трех обсерваторий, которые ведут наблюдения в разных частях электромагнитного спектра. В работе использовали информацию космического гамма-телескопа Fermi-LAT, рентгеновской обсерватории Chandra и японского радиотелескопа FUGIN.
Сопоставив все данные, ученые получили три ключевых доказательства. Во-первых, гамма-излучение источника охватывает чрезвычайно широкий и непрерывный диапазон энергий, что нехарактерно для объектов, где ускоряются преимущественно электроны. Во-вторых, карта гамма-излучения точно совпала с картой распределения межзвездного газа. Такая корреляция возникает, когда высокоэнергетические протоны сталкиваются с окружающим газом. В-третьих, рентгеновский сигнал от LHAASO J1912+1014u оказался очень слабым, хотя объект, ускоряющий электроны, должен был бы интенсивно излучать в рентгеновском диапазоне.
Совокупность этих фактов убедительно доказывает, что LHAASO J1912+1014u – это протонный пэватрон. Теперь астрофизики планируют по той же методике изучить десятки других кандидатов в Млечном Пути. Статья с результатами исследования опубликована в журнале The Astrophysical Journal.
