Взрывы на белом карлике оказались почти идеальным ускорителем частиц

Взрывы на звездах, называемых новыми, производят высокоэнергетические космические лучи, но астрономы не уверены, насколько мощными они могут быть. Наблюдения за вспыхнувшей новой RS Змееносца значительно повысили известный науке максимум. Это также может иметь значение для работы более известных и влиятельных сверхновых.


Термин «новая» происходит от выражения, обозначающего новую звезду, потому что так считали астрономы до появления телескопов, когда звезды появлялись в местах, которых раньше никто не видел. С тех пор ученые поняли, что рассматриваемые звезды старые и слабые, превысившие свою основную жизнь, поэтому астрономы не могли видеть их невооруженным глазом до их временного возрождения.

Новая возникает, когда материал обычной звезды падает на ближайший белый карлик, вызывая кратковременный термоядерный взрыв во внешних слоях компактной звезды. Наряду с видимым светом они испускают гамма-лучи, и статья в журнале Science показывает, что они действительно могут иметь очень высокую энергию.

Некоторые новые появляются один раз и никогда больше, или с непредсказуемыми интервалами, но другие более надежны. RS Змееносца взрывается каждые 9-26 лет. Это не только означает, что астрономы знают, что нужно следить за ним, когда это необходимо, но и привело ученых к изучению взаимосвязей вовлеченных звезд.

«Звезды, образующие систему, находятся примерно на таком же расстоянии друг от друга, как Земля и Солнце, - заявила доктор Элисон Митчелл из программы High Energy Stereoscopic System (HESS). - Когда в августе 2021 года взорвалась новая, телескопы HESS позволили нам впервые наблюдать галактический взрыв в гамма-излучении очень высокой энергии».

Как и любой взрыв в космосе, новые ускоряют частицы до высоких энергий, но исследователи обнаружили, что частицы из RS Змееносца имеют энергию, в несколько сотен раз превышающую энергию любых ранее наблюдаемых новых звезд.

Теоретические модели предполагали, что наиболее мощные протоны и атомные ядра, ускоренные новой новой, в идеальных условиях будут иметь низкие терра-электрон-вольты а когда условия идеальны? Следовательно, астрофизики ожидали, что энергии в действительности будут ниже, и нашли только доказательства существования частиц гораздо более низкой энергии.

Однако Митчелл и его соавторы действительно обнаружили частицы с энергией 1-2,5 ТэВ, предполагая, что RS Змееносца является чем-то вроде платонического идеала ускорителя частиц, эффективно преобразующего энергию ударной волны взрыва в быстро движущиеся частицы. Распределение времени для этих частиц аналогично распределению для гигавольтных частиц, что подтверждает, что источником является новая.


Земля залита космическими лучами из источников внутри и за пределами галактики. Хотя многие из этих источников известны, происхождение многих космических лучей остается неизвестным, и это открытие указывает на то, что вклад новой звезды мог быть недооценен.

Год назад было обнаружено, что самые мощные космические лучи почти в тысячу раз более энергичные, чем обнаруженные HESS исходят не от сверхновых, а от звездных скоплений Авторы связывают свой успех с добавлением новых инструментов к телескопам HESS в Намибии, а также с ранним уведомлением астрономов-любителей о последнем взрыве RS Змееносца.