Учёные впервые убедительно подтвердили, что загадочный объект в Млечном Пути способен разгонять протоны до энергии свыше одного квадриллиона электронвольт. Такие природные ускорители могут помочь понять происхождение космических лучей — стремительных частиц, которые перемещаются между звёздами и влияют на процессы во всей Галактике.
Космические лучи состоят главным образом из протонов и небольшого количества электронов. Некоторые из них обладают большей энергией, чем частицы, разогнанные созданными человеком установками. Даже Большой адронный коллайдер, способный ускорять протоны почти до скорости света, уступает самым мощным природным ускорителям в космосе.
Международная группа под руководством специалистов Хиросимского университета подтвердила существование такого источника, объединив наблюдения нескольких наземных и космических обсерваторий. Результаты исследования были опубликованы 16 июля 2026 года в журнале The Astrophysical Journal.
Энергия наиболее быстрых галактических космических лучей достигает и превышает квадриллион электронвольт, или один петаэлектронвольт. Объекты, способные разгонять протоны выше этой отметки, называют протонными пэватронами.
Подтверждённым пэватроном оказался источник LHAASO J1912+1014u. Его обнаружили в 2024 году в созвездии Орла, неподалёку от Альтаира — одной из звёзд Летнего треугольника. Первоначально объект считали остатком сверхновой, но после регистрации излучения с энергией свыше 100 триллионов электронвольт эта версия стала менее уверенной.
Ранее наземные установки в Тибете и Китае обнаружили десятки источников чрезвычайно мощного гамма-излучения. Оно возникает, когда разогнанные космические частицы взаимодействуют с окружающей средой. Энергия гамма-лучей обычно примерно в десять раз ниже энергии породивших их частиц, поэтому такие источники считаются возможными пэватронами.
Однако одного гамма-излучения было недостаточно. Его могли создавать не только протоны, но и электроны с очень высокой энергией. Кроме того, разрешение первоначальных наблюдений не позволяло достаточно подробно рассмотреть источник.
Чтобы выяснить природу объекта, исследователи использовали данные космического гамма-телескопа «Ферми», радиообзора Галактики на 45-метровом телескопе Нобэяма и рентгеновской обсерватории «Чандра». Вместе они охватили широкий диапазон излучения — от радиоволн до гамма-лучей.
Учёные обнаружили три главных свидетельства того, что объект ускоряет именно протоны.
Во-первых, его гамма-излучение непрерывно прослеживалось в огромном диапазоне энергий — от 400 миллионов до более чем 100 триллионов электронвольт. Такая картина плохо соответствовала источнику, в котором основную роль играют электроны.
Во-вторых, распределение гамма-лучей совпадало с расположением межзвёздного газа, обнаруженного радиотелескопом. Именно этого следовало ожидать, если разогнанные протоны сталкиваются с газом и порождают гамма-излучение.
В-третьих, «Чандра» зарегистрировала лишь очень слабое рассеянное рентгеновское излучение. Если бы источник преимущественно разгонял электроны, рентгеновский сигнал должен был быть заметно сильнее.
Сочетание этих данных позволило исключить другие объяснения и подтвердить, что LHAASO J1912+1014u является протонным пэватроном.
Исследователи также изучили свойства ускоряемых частиц, чтобы приблизиться к пониманию того, какой именно космический объект питает этот мощный природный ускоритель.
По словам авторов работы, в Млечном Пути существуют десятки других возможных протонных пэватронов. Теперь учёные намерены изучить их тем же способом, чтобы установить, сколько подобных источников действительно существует и какие объекты способны разгонять частицы до столь экстремальных энергий.
