Извержение на мертвой звезде разогнало частицы до скорости света

Астрономы с помощью гамма-обсерватории в Намибии под названием Стереоскопическая система высоких энергий (HESS) обнаружили, как извержение на звезде создает ударную волну, которая ускоряет материал вокруг себя до сверхбыстрых скоростей. Исследование было сосредоточено на RS Змееносца, новой звезде, которая извергается каждые 15-20 лет в 4566 световых годах от нас.

Все новые звезды являются тесными двойными системами, состоящими из белого карлика и звезды-компаньона, находящейся на главной последовательности, либо достигшей в ходе эволюции стадии красного гиганта. В таких системах вещество из внешних слоев звезды-компаньона перетекает к белому карлику, в результате чего водород скапливается на поверхности белого карлика, где сильно нагревается. Периодически масса звезды становится настолько большой, что давление и температура на дне слоя вызывают термоядерный взрыв, который и наблюдали ученые.

«Когда в августе 2021 года взорвалась новая, телескопы HESS позволили нам впервые наблюдать галактический взрыв в гамма-излучении очень высокой энергии», – Элисон Митчелл, научный сотрудник Университета Фридриха-Александра в Эрлангене-Нюрнберге. Примечательно, что частицы в RS Змееносца достигли скорости в сотни раз выше, чем ученые когда-либо наблюдали в других новых звездах.

Ускорение было настолько сильным, что частицы достигли максимальной скорости, предсказанной теоретическими моделями. «Наблюдение того, что теоретический предел ускорения частиц действительно может быть достигнут в настоящих космических ударных волнах, имеет огромное значение для астрофизики. Это предполагает, что процесс ускорения может быть таким же мощным в их гораздо более экстремальных родственниках – сверхновых», – говорит соавтор исследования Руслан Конно.

Ученые также сообщают, что они смогли измерить высокоэнергетическое гамма-излучение от RS Змееносца в течение месяца после взрыва, и это первые подобные наблюдения в своем роде. Возможно, RS Змееносца nova не является крупнейшим подобным взрывом, но для ученых эти наблюдения особенно важны, поскольку они стали возможными только благодаря передовой камере, которую сотрудники HESS установили на один из своих телескопов в конце 2019 года. Новизна технологии означает, что ученые еще не уверены, насколько редок этот тип событий.

Исследователи заявили, что это наблюдение имеет значение не только для новых и сверхновых, но, возможно, и для лучшего понимания истории происхождения космических лучей. Космические лучи представляют собой элементарные частицы, фотоны и ядра атомов, движущиеся с высокими энергиями в космическом пространстве. Они будто бы исходят со всех направлений в пространстве, что затрудняет отслеживание их источника, но, изучив новую RS Змееносца, исследователи подозревают, что этот тип звезды может сыграть определенную роль в их понимании.