Обнаружена редкая, постоянно взрывающаяся звезда излучающая мощное гамма-излучение

Редкая звезда, которая неоднократно взрывается, похоже, также генерирует самую энергичную форму света во Вселенной.

Анализ извержения бинарной системы RS Ophiuchi показал, что ударная волна, выходящая в пространство, действует как ускоритель частиц, генерирующий гамма-излучение. Это позволяет предположить, что условия, порождающие это излучение, не должны быть такими экстремальными, как считалось ранее.

В свою очередь, может оказаться, что более крупные взрывы, такие как сверхновые, являются еще более мощными ускорителями частиц, производя космические лучи с энергией более квадриллиона электронвольт.

"Наблюдение того, что теоретический предел ускорения частиц может быть фактически достигнут в настоящих космических ударных волнах, имеет огромные последствия для астрофизики", - пояснил астрофизик Руслан Конно из Немецкого электронного синхротрона (DESY) в Германии и коллаборации HESS.

"Это предполагает, что процесс ускорения может быть столь же эффективным в их гораздо более экстремальных родственниках - сверхновых".

Звезда, о которой идет речь, представляет собой особый вид бинарной звезды. Она называется RS Ophiuchi, находится на расстоянии 4 566 световых лет от нас и относится к типу звезд, известному как рекуррентная новая, одна из примерно 10 известных в галактике Млечный Путь. Как можно догадаться по названию категории, объект периодически взрывается, называясь новой звездой, что происходит каждые 15 лет или около того.

Причиной этих извержений является звездный вампиризм (да, вы правильно прочитали).

Бинарная система состоит из белого карлика на близкой орбите с красным гигантом. Когда они вращаются друг вокруг друга, материал - в основном водород - отсасывается от красного гиганта меньшим по размеру и более плотным белым карликом.

Этот водород скапливается на поверхности белого карлика, где он нагревается. Периодически масса становится настолько большой, что давление и температура в нижней части слоя становятся достаточными для термоядерного взрыва - новообразования, в результате которого избыток вещества выбрасывается в космос.

Последний такой взрыв наблюдался в августе прошлого года, и он был настолько энергичным, что RS Ophiuchi временно стала достаточно яркой, чтобы ее можно было увидеть невооруженным глазом.

"Звезды, образующие эту систему, находятся примерно на таком же расстоянии друг от друга, как Земля и Солнце", - говорит астрофизик Элисон Митчелл из Университета Фридриха-Александра Эрланген-Нюрнберг в Германии и главный исследователь программы HESS Nova.

"Когда в августе 2021 года взорвалась новая звезда, телескопы HESS позволили нам впервые наблюдать галактический взрыв в гамма-лучах очень высокой энергии".

Массив HESS состоит из пяти телескопов в Намибии и недавно был модернизирован новой высокочувствительной камерой; массив обнаруживает черенковское излучение, когда высокоэнергетическое гамма-излучение ударяет в атмосферу Земли и вызывает поток сверхзаряженных частиц. Поскольку в воздухе свет распространяется медленнее, чем в вакууме, эти частицы на короткое время пролетают быстрее света, создавая голубую вспышку.

Ученые могут проанализировать это излучение, чтобы определить энергию гамма-излучения, которое его породило. В случае с гамма-лучами от извержения RS Ophiuchi энергия этих лучей превышала 100 гигаэлектронвольт, или 100 миллиардов электронвольт.

Хотя это далеко не самые энергичные гамма-лучи из когда-либо обнаруженных, особенность наблюдений заключается в том, что они позволили выявить механизм их возникновения в новолунии.

Наблюдая за развитием новой звезды в реальном времени, команда реконструировала явление, вызвавшее гамма-излучение. Согласно их анализу, ударная волна от новой звезды белого карлика врезается в ветер красного гиганта, ускоряя протоны до очень высоких энергий, которые могут сталкиваться друг с другом, производя фотоны гамма-лучей.

"Мы впервые смогли провести подобные наблюдения, и это позволит нам в будущем получить еще более точное представление о том, как происходят космические взрывы", - говорит астрофизик-теоретик Дмитрий Хангулян из Университета Риккё в Токио, Япония.

"Например, мы можем обнаружить, что новые звезды вносят свой вклад в постоянно присутствующее море космических лучей и поэтому оказывают значительное влияние на динамику их ближайшего окружения".

Массив Черенковского телескопа нового поколения, в 10 раз более чувствительный, чем современные наземные Черенковские телескопы, должен помочь ученым определить, насколько распространен этот процесс в новообразованиях.

Исследование было опубликовано в журнале Science.