В Млечном Пути нашли первый вероятный микроблазар — он разгоняет частицы до рекордных энергий

Микроблазары — это компактные «родственники» обычных блазаров. У классического блазара сверхмассивная черная дыра в ядре далекой галактики выбрасывает релятивистскую струю, которая почти совпадает с лучом зрения наблюдателя. В микроблазаре физика похожа, но источником джета выступает не гигантская черная дыра, а компактный объект звездной массы в двойной системе. Существование таких объектов предсказывали около 30 лет, однако предыдущие кандидаты либо не проходили детальную проверку, либо демонстрировали нужную геометрию лишь в коротких вспышках.

Система IRAS 18293−20941 удалена от нас примерно на 3,6 килопарсека, что соответствует примерно 12 тысячам световых лет. Астрономам эта система известна еще с прошлого века, но долгое время она оставалась слабо изученной: плотные облака межзвездной пыли сильно поглощали ее видимое излучение. Ранее объект рассматривали лишь как возможную массивную рентгеновскую двойную.

Ключевые данные удалось получить с помощью радиоинтерферометрии: использовались VLA, европейская сеть EVN со сверхдлинными базами и массив MeerKAT. На разных масштабах исследователи увидели компактный радиоисточник и ярко выраженную асимметрию джета: одна сторона струи отчетливо светится, тогда как встречный поток рядом с центральным объектом практически неразличим. Подобная картина типична для релятивистского движения вещества под небольшим углом к направлению на Землю — излучение приближающегося джета при этом существенно усиливается.

Положение радиоисточника совпало с координатами звезды по данным космической обсерватории Gaia. Это позволило отбросить вариант, при котором за системой случайно оказалось активное ядро далекой галактики: радиоджет действительно связан с объектом внутри Млечного Пути.

Оптические наблюдения подтвердили такую конфигурацию независимо. Блеск системы меняется с периодом 11,38 ± 0,01 суток, что исследователи связывают с орбитальным движением компонентов. Малая амплитуда этих изменений и отсутствие затмений говорят о том, что орбитальная плоскость видна почти «плашмя» — вероятно, под углом не более примерно 30 градусов. Если джеты направлены перпендикулярно этой плоскости, один из них должен быть ориентирован сравнительно близко к линии зрения.

Особый интерес вызвала структура вещества вокруг системы. Радиоизображения MeerKAT выявили крупную область, которую авторы интерпретируют как полость, выдутую джетами в межзвездной среде. С одной стороны поток распространяется в относительно разреженное пространство, формируя широкую и более диффузную структуру. С противоположной стороны он наталкивается на значительно более плотное вещество.

В предполагаемом месте столкновения джета с молекулярным облаком обнаружен компактный радиоисточник с нетепловым спектром. Там же фиксируется излучение ионизованного газа и нагретой пыли. Такое сочетание характерно для ударной волны, возникающей при взаимодействии быстрого потока вещества с плотным межзвездным газом.

Рядом с областью столкновения расположен 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 порождать гамма-кванты с энергиями выше 100 тераэлектронвольт.

Однако одного пространственного совпадения пока недостаточно, чтобы считать IRAS 18293−20941 доказанным источником гамма-излучения LHAASO. Авторы построили физическую модель, которая согласуется с наблюдательными данными, но для подтверждения связи требуются дополнительные наблюдения области взаимодействия джета с облаком.

Находка интересна и за пределами изучения космических лучей. Блазары с похожей ориентацией джетов обычно находятся в других галактиках и расположены настолько далеко, что детально рассмотреть структуру их потоков невозможно. IRAS 18293−20941 позволяет изучать похожую физику внутри нашей Галактики на значительно меньшем расстоянии и прослеживать взаимодействие релятивистского джета с окружающим веществом.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Ранее мы рассказывали о пульсарах — что это такое и как работают «маяки Вселенной».