Первый микроблазар Млечного Пути может быть одним из мощнейших ускорителей частиц в Галактике
Астрономы обнаружили в Млечном Пути первый убедительный кандидат на микроблазар — двойную систему IRAS 18293−0941 с релятивистским джетом, направленным почти вдоль линии зрения на Землю. Наблюдения также показали, что противоположный джет сталкивается с плотным молекулярным облаком, где могут ускоряться частицы до петаэлектронвольтных энергий.
Микроблазары представляют собой уменьшенные галактические аналоги блазаров. У обычного блазара сверхмассивная чёрная дыра в центре далёкой галактики выбрасывает релятивистский джет почти в направлении наблюдателя. В микроблазаре происходит похожий процесс, но источником джета служит компактный объект звёздной массы в двойной системе. Такие объекты предсказывались около трёх десятилетий, однако ранее предложенные кандидаты не выдерживали детальной проверки или демонстрировали необходимую геометрию только во время кратковременных вспышек.
IRAS 18293−0941 находится примерно в 3,6 килопарсека, или около 12 тысяч световых лет от Земли. Объект известен астрономам с прошлого века, но долгое время оставался плохо изученным из-за плотных облаков межзвёздной пыли, сильно ослабляющих видимый свет. Ранее его рассматривали как кандидата в массивную рентгеновскую двойную систему.
Ключевые данные получили с помощью радионаблюдений VLA, Европейской сети радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами EVN и MeerKAT. На разных масштабах исследователи увидели компактный радиоисточник и сильно асимметричный джет: одна его сторона ярко выражена, тогда как встречный поток рядом с центральным объектом практически не виден. Такая картина соответствует релятивистскому движению вещества под небольшим углом к направлению на Землю, когда излучение приближающегося джета значительно усиливается.
Положение радиоисточника совпало с координатами звезды по данным Gaia, что позволило исключить вариант, при котором за системой случайно находилось бы далёкое активное ядро другой галактики. Радиоджет действительно связан с объектом внутри Млечного Пути.
Независимое подтверждение такой геометрии дали оптические наблюдения. Яркость системы изменяется с периодом 11,38 ± 0,01 суток, который исследователи связывают с орбитальным движением компонентов. Небольшая амплитуда этих изменений и отсутствие затмений указывают, что орбитальная плоскость наблюдается почти плашмя — вероятно, под углом не более примерно 30 градусов. Если джеты направлены перпендикулярно этой плоскости, один из них действительно должен быть ориентирован сравнительно близко к линии зрения.
Особенно интересной оказалась структура вокруг системы. Радиоизображения MeerKAT показывают крупную область, которую авторы интерпретируют как полость, созданную джетами в межзвёздной среде. С одной стороны поток распространяется в относительно разреженное пространство, образуя широкую и более диффузную структуру. С противоположной стороны он встречает значительно более плотное вещество.
В месте предполагаемого столкновения джета с молекулярным облаком обнаружен компактный радиоисточник с нетепловым спектром. Там же наблюдается излучение ионизованного газа и нагретой пыли. Такое сочетание соответствует ударной волне, возникающей при столкновении быстрого потока вещества с плотным межзвёздным газом.
Эта область представляет интерес как возможный природный ускоритель частиц. Ударные волны в конце джета способны передавать энергию протонам и другим частицам, разгоняя их до энергий, значительно превышающих достижимые в земных ускорителях. Модель авторов показывает, что IRAS 18293−0941 способен работать как источник частиц петаэлектронвольтного диапазона.
Рядом с областью столкновения находится источник сверхвысокоэнергетического гамма-излучения LHAASO J1831−1007u*. Его положение совпадает с районом, где джет достигает плотного молекулярного облака. Если ускоренные протоны действительно попадают в это облако и сталкиваются с его веществом, такие взаимодействия могут создавать гамма-кванты с энергиями выше 100 тераэлектронвольт.
Однако пространственного совпадения пока недостаточно, чтобы считать IRAS 18293−0941 доказанным источником гамма-излучения LHAASO. Авторы построили физическую модель, согласующуюся с наблюдаемыми данными, но для подтверждения связи потребуются дополнительные наблюдения области взаимодействия джета с облаком.
Находка представляет интерес и за пределами изучения космических лучей. Блазары с аналогичной ориентацией джетов обычно находятся в других галактиках и расположены настолько далеко, что подробно рассмотреть структуру их потоков невозможно. IRAS 18293−0941 позволяет исследовать похожую физику внутри нашей Галактики на значительно меньшем расстоянии и проследить взаимодействие релятивистского джета с окружающим веществом.
Исследование в журнале Astronomy & Astrophysics.