Китайская большая высотная обсерватория воздушных потоков (LHAASO) сделала открытие в области звездообразования Лебедя, которое может перевернуть понимание природы космических лучей. Астрофизики обнаружили гигантскую структуру гамма-излучения, которая превосходит по энергии нашу Солнечную систему примерно в десять миллионов раз. Эта структура указывает на потенциальное место ускорения частиц, ответственных за космические лучи, и может рассказать больше о происхождении этих загадочных явлений во Млечном Пути.

Обсерватория LHAASO, расположенная на высоте 4410 метров на горе Хайцзы в уезде Даочэн в провинции Сычуань на юго-западе Китая. Источник: Xinhua / Jin Liwang

LHAASO расположена на высоте 4410 метров на горе Хайцзы в провинции Сычуань, она считается самым чувствительным в мире детектором гамма-лучей сверхвысокой энергии. Одно из последних наблюдений LHAASO позволило исследователям идентифицировать область звездообразования в Лебеде как потенциальный источник космических лучей с уровнем энергии выше 10 петаэлектронвольт (квадриллионов электронвольт). Этот уровень превышает рекордные показатели, достигнутые искусственными ускорителями на Земле в 1000 раз.

Происхождение космических лучей — одна из основных загадок астрофизики. Космические лучи представляют собой заряженные частицы, в основном состоящие из протонов. Однако до сих пор неизвестно, откуда они появляются и как достигают таких высоких энергий.

Часть ответа может быть связана с гигантской пузырчатой структурой гамма-излучения, обнаруженной в звездообразовании Лебедя на расстоянии около 5000 световых лет от Земли. Наблюдения показали, что эта структура содержит множество фотонов с энергией выше 1 ПэВ, а максимальная энергия достигает 2,5 ПэВ. Это указывает на наличие внутри пузыря механизма суперускорения частиц высокой энергии до 20 ПэВ и выбрасывания их в межзвёздное пространство. Столкновения этих высокоэнергетических частиц с межзвёздным газом приводят к образованию гамма-лучей.

Особый интерес представляет звёздное скопление Лебедь OB2, которое расположено рядом с обнаруженной структурой. Это массивное скопление состоит из молодых, горячих и массивных звёзд. Согласно расчётам, светимость этих звёзд превосходит светимость Солнца во много раз, а сильные звёздные ветры создают особо благоприятные условия для ускорения частиц.

«Это первый суперускоритель космических лучей, идентифицированный на данный момент. С увеличением времени наблюдений мы надеемся обнаружить ещё больше суперускорителей и раскрыть тайны происхождения космических лучей во Млечном Пути», — сказал Цао Чжэнь, главный исследователь LHAASO и академик Китайской академии наук (CAS).