Самый загадочный объект Галактики оказался ускорителем

Самый загадочный объект Галактики оказался ускорителемСамый загадочный объект Галактики оказался ускорителем

Один из самых загадочных объектов нашей Галактики, Лебедь X3, является уменьшенной копией квазара и природным ускорителем заряженных частиц. Это совместными усилиями доказали астрономы из Великобритании, Италии, России, США и Финляндии.

Описанный учеными в журнале Nature Лебедь X3 – объект, который может претендовать на звание одного из самых загадочных если не во всей Вселенной, то, как минимум, в нашей Галактике. О его существовании ученые узнали еще в 1966 году, но окончательно определить природу Лебедя X-3 не смогли. На этот счет было выдвинуто несколько гипотез, ни одна из которых так и не стала окончательной.

Международная группа астрономов попыталась – не более и не менее – прояснить природу странного небесного тела или, точнее, системы из нескольких небесных тел: в состав Лебедя X3 входит как минимум одна большая звезда и объект с очень высокой плотностью, который может быть черной дырой или чем-то еще более экзотическим.

В чем странность?

Лебедь X3 невооруженным глазом с Земли не виден, и долгое время астрономы о нем ничего не знали. Лишь в 1960-х годах, когда стала бурно развиваться радиоастрономия, ученые обнаружили на пустом казалось бы участке неба необычно мощный источник радиоволн, причем не постоянный, а выдающий серии коротких «вспышек», которые следуют друг за другом через неравные промежутки времени, а по выделяемой энергии схожи разве что со сверхновыми звездами.

Дальнейшие исследования только прибавили загадок. В 1970-х годах обнаружилось, что Лебедь X3 наряду с радиоволнами выдает и вспышки рентгеновских лучей, да и неплохо виден в инфракрасных лучах. А вот в видимом свете этот объект, порой способный по своему энерговыделению поспорить со всей остальной галактикой – едва заметная «звездочка» 23-ей величины, доступной для наблюдения только в самые лучшие телескопы.

Вся энергия вспышек у этого странного объекта уходит в невидимую глазу область электромагнитного излучения – за счет чего?

Гипотезы

Вспышки с энергией, которая приближается к энергии сверхновых, могут происходить только одним из двух способов: либо за счет термоядерного взрыва звезды в целом, как это и происходит при гибели звезд, либо при падении больших количеств вещества на поверхность черной дыры.

Черные дыры по эффективности перевода массы в энергию не знают себе равных и квазары, расположенные, как правило, на расстояниях в миллиарды световых лет от Земли, могут легко затмить по яркости целую галактику именно за счет поглощения вещества черной дырой.

А Лебедь X3, согласно основной гипотезе, которая на сегодня есть у астрономов – это микроквазар. Тяжелый объект неизвестной пока природы (вероятно, черная дыра или нейтронная звезда, хотя ученые не исключают и более экзотические варианты – вплоть до звезды, состоящей из кварковой материи, своего рода одной гигантской частицы вроде протона или нейтрона) засасывает плазму у соседней звезды, закручивает ее в диск и выбрасывает при этом разогнанные до околосветовых скоростей струи вещества – джеты.

Так ведут себя квазары, так должен бы вести себя и микроквазар (по сути отличающийся только размерами), но вот проблема: процесс появления предсказанных гипотезой джетов никто не видел. Вспышки в радиоволновом диапазоне, гамма- и рентгеновских лучах – видели. Но вот восстановить по ним процессы внутри Лебедя X3 было отнюдь не простым делом, особенно если учесть отсутствие у этого загадочного объекта четкого расписания вспышек.

Телескоп для невидимого

Для того, чтобы если не разгадать тайну Лебедя X3, то хотя бы уточнить наши представления об этом необычном объекте, астрономы использовали сразу несколько инструментов. С орбиты вели свои наблюдения спутники AGILE, Swift и RXTE – итальянский аппарат и два его американских «коллеги» смотрели на Лебедь X3 в рентгеновском и гамма-диапазоне.

А на Земле тем временем на небо не смотрели – его, скорее, слушали. Крупнейший радиотелескоп РАТАН на Северном Кавказе, финская радиобсерватория в Метсахови, цепочка из нескольких параболических антенн вблизи английского Кембриджа, все эти приборы (диаметр антенны РАТАН-а, впрочем, достигает 600 метров, это десять минут пешком) ждали прихода радиоволн от вспышки в Лебеде X3. И дождались, причем ученые впервые смогли пронаблюдать за процессом с привлечением такого количества оборудования.

Анатомия Лебедя

Итак, что же происходит внутри Лебедя X3? Согласно выводам ученых из 26 разных институтов и исследовательских групп, вспышки в радио- и гамма-диапазоне происходят далеко не одновременно.

Яркие гамма-вспышки – это результат пролета заряженных частиц высокой энергии через магнитное поле (в многократно меньших масштабах такой эффект используется на Земле: в рентгеновских лазерах). А вот когда те же частицы это магнитное поле покидают – этот процесс сопровождается уже и мощнейшим излучением радиоволн, его, несмотря на расстояние в 37 тысяч световых лет, радиотелескопы могут зафиксировать и на Земле.

Магнитное поле, пучки заряженных частиц: все это заставляет рассматривать Лебедь X3 как естественный ускоритель заряженных частиц и, более того, эти же пучки и есть те самые джеты, которые говорят в пользу гипотезы о микроквазаре. Скорее всего, судя по всем накопленным данным, один из загадочных объектов нашей Галактики и есть микроквазар: в картине, составляемой учеными, определенности явно прибавилось.

Теперь предстоит выяснить что именно провоцирует возникновение джетов, что же находится в центре микроквазара – эти знания, возможно, не найдут немедленного практического применения, но могут оказаться неоценимы в будущем. Ведь первые эксперименты с радиоактивными материалами и опыты Резерфорда, позволившие определить строение атома, тоже когда-то казались далеки от практики.