Вещество — это форма материи, обладающая массой и занимающая пространство. Оно состоит из атомов, молекул или элементарных частиц, взаимодействующих между собой посредством фундаментальных сил. Основные состояния вещества включают твёрдое, жидкое, газообразное и плазму, однако современная физика дополнительно выделяет экзотические формы, такие как конденсат Бозе–Эйнштейна, кварк-глюонная плазма и сверхтекучие фазы.
") со своего звездного компаньона. Часть этого [вещества](https://hanga.su/glossary/substance "Вещество — это форма материи, обладающая массой и занимающая пространство. Оно состоит из атомов, молекул или элементарных частиц, взаимодействующих между собой посредством фундаментальных сил. Основные состояния вещества включают твёрдое, жидкое, газообразное и плазму, однако современная физика дополнительно выделяет экзотические формы, такие как конденсат Бозе–Эйнштейна, кварк-глюонная плазма и сверхтекучие фазы.
") образует горячий аккреционный диск, а часть может выбрасываться наружу в виде релятивистских струй. По физике эти системы напоминают уменьшенные версии квазаров в центрах [галактик](https://hanga.su/glossary/galaxy "Галактика — это крупная гравитационно связанная система, состоящая из звёзд, межзвёздного газа, пыли, тёмной материи и звездных скоплений. Все компоненты галактики удерживаются общей гравитацией, формируя сложную динамическую структуру. В зависимости от формы и характеристик выделяют несколько основных типов галактик: спиральные, эллиптические и неправильные. Каждая из них имеет свою историю формирования и эволюции, связанную с процессами звездообразования, столкновениями и взаимодействиями с соседними галактическими системами.
"). Разница состоит прежде всего в масштабе: вместо сверхмассивной черной дыры массой в миллионы или миллиарды Солнц здесь находится компактный объект звездной массы. Но несмотря на меньшие размеры, такие системы способны создавать чрезвычайно мощные потоки частиц. Именно способность ускорять частицы до огромных энергий делает Cygnus X-3 особенно интересным для астрономов. В последние годы наблюдения показали, что этот объект может быть настоящим галактическим ПеВатроном — источником частиц с энергиями порядка петаэлектронвольта. Один петаэлектронвольт равен 10 в 15-й степени электронвольт. Для сравнения, это примерно в тысячу раз выше энергии, характерной для многих процессов, изучаемых на крупнейших земных ускорителях частиц. Космические объекты, способные разгонять протоны и другие частицы до таких значений, представляют особый интерес, поскольку могут объяснять происхождение самых высокоэнергетических космических лучей в Млечном Пути. Проблема заключается в том, что сами заряженные частицы сложно напрямую связать с источником. Перемещаясь через межзвездное магнитное поле, они постоянно меняют направление. В результате к моменту достижения Земли [информация](https://hanga.su/glossary/information "Информация – основа познания, связующая науку, технологии и общество. Она представлена в виде данных, сигналов, знаний и сообщений, передающихся от источника к получателю с помощью различных носителей. В природе информация кодируется ДНК, в технологиях – цифровыми системами, а в культуре – языками и символами.
") о том, откуда именно они прилетели, оказывается почти полностью потеряна. Поэтому астрономы ищут косвенные признаки. Когда высокоэнергетические протоны сталкиваются с атомами межзвездного газа, возникают вторичные частицы, которые затем производят гамма-лучи. В отличие от протонов, гамма-фотоны движутся практически по прямой линии, поэтому по их распределению можно попытаться восстановить расположение первоначального ускорителя. Пузырь Лебедя как раз представляет собой огромную область подобного гамма-излучения. Он настолько велик, что его источник долгое [время](https://hanga.su/glossary/time "Время — это фундаментальная физическая величина, описывающая последовательность событий и меру их длительности. В научной картине мира время рассматривается не как абстрактная категория, а как измеримый параметр, связывающий процессы и определяющий порядок их развития. В классической механике время протекает равномерно и независимо от наблюдателя, однако теория относительности существенно расширила эти представления: скорость движения и гравитация способны изменять течение времени, что подтверждено экспериментально.
") было трудно определить однозначно. Ускоренные частицы способны покидать место своего рождения и распространяться на сотни или даже тысячи световых лет, прежде чем столкнуться с газом и породить наблюдаемое гамма-излучение. До сих пор считалось вполне логичным связывать пузырь со звездной областью Лебедь X. Здесь находятся молодые массивные звезды, мощные звездные ветры и скопления, способные создавать ударные волны и ускорять частицы. Такие регионы действительно считаются потенциальными источниками галактических космических лучей. Однако исследователи обратили внимание на Cygnus X-3. Этот микроквазар находится значительно дальше от Земли — примерно в 30 тысячах световых лет. Система чрезвычайно компактна: ее компоненты совершают полный оборот друг вокруг друга примерно за 4,8 часа. Недавние наблюдения обсерватории LHAASO показали, что Cygnus X-3 способен ускорять частицы как минимум до десятков петаэлектронвольт. Более того, интенсивность высокоэнергетического излучения менялась в соответствии с коротким орбитальным периодом системы. Это стало важным указанием на то, что ускорение происходит непосредственно внутри двойной звездной системы. Для проверки новой гипотезы ученые построили модель, в которой Cygnus X-3 в течение сотен тысяч лет непрерывно выбрасывает высокоэнергетические протоны в окружающее [пространство](https://hanga.su/glossary/extent "Пространство — одно из базовых понятий в математике, физике и философии, обозначающее упорядоченное множество элементов (точек, событий, состояний), для которого определены некоторые структуры или отношения.
"). Частицы постепенно распространяются по межзвездной среде, взаимодействуя с магнитными полями и газом. Если протон сталкивается с ядром атома, могут образоваться нестабильные частицы, в том числе нейтральные пионы. Они быстро распадаются с образованием гамма-фотонов. Именно такое излучение и может формировать протяженное гамма-гало вокруг первоначального ускорителя. Компьютерная модель показала, что подобный сценарий способен воспроизвести сразу несколько наблюдаемых свойств Пузыря Лебедя. В частности, расчеты дали близкую общую яркость и характерное уменьшение интенсивности гамма-излучения по мере удаления от центра предполагаемого источника. Особенно важным оказался энергетический баланс. Для создания наблюдаемой структуры Cygnus X-3, согласно расчетам, достаточно направлять на ускорение частиц примерно 1–3 процента доступной энергии. С точки зрения физики микроквазаров такая эффективность выглядит вполне реалистичной и не требует существования неизвестного механизма. Необычно хорошо совпала и скорость распространения частиц. Протоны в межзвездной среде не движутся строго по прямой, а проходят сложный путь под воздействием магнитных полей. Этот процесс описывают как диффузию. Параметры диффузии, необходимые для получения наблюдаемого размера пузыря, оказались близки к значениям, ожидаемым из независимых теоретических моделей. Если гипотеза подтвердится, Cygnus X-3 станет особенно ценным природным объектом для астрофизики. Астрономы смогут одновременно изучать источник ускорения частиц и огромное облако, сформированное этими частицами за длительный период [времени](https://hanga.su/glossary/time "Время — это фундаментальная физическая величина, описывающая последовательность событий и меру их длительности. В научной картине мира время рассматривается не как абстрактная категория, а как измеримый параметр, связывающий процессы и определяющий порядок их развития. В классической механике время протекает равномерно и независимо от наблюдателя, однако теория относительности существенно расширила эти представления: скорость движения и гравитация способны изменять течение времени, что подтверждено экспериментально.
"). Фактически это позволит наблюдать не только работающий космический ускоритель, но и его накопленный след. Подобные гамма-гало уже обнаруживались рядом с некоторыми другими компактными объектами. Однако Cygnus X-3 может стать одним из самых экстремальных примеров, поскольку [энергия](https://hanga.su/glossary/energy "Энергия — одно из ключевых понятий физики и фундаментальная характеристика материи. Она выражает способность системы совершать работу, создавать движение или вызывать изменения в окружающем мире. Энергия существует в различных формах — механической, тепловой, электрической, химической, ядерной и других — и может переходить из одной формы в другую, но никогда не исчезает, что отражает закон сохранения энергии.
") ускоряемых частиц достигает десятков ПэВ. Это переводит систему в категорию так называемых супер-ПеВатронов. Такие источники особенно важны для решения давней проблемы происхождения галактических космических лучей. Более ста лет ученые знают, что Землю постоянно бомбардируют высокоэнергетические частицы из космоса. Однако установить конкретные источники наиболее энергичных из них оказалось значительно сложнее, чем ожидалось. Долгое время главными кандидатами считались остатки [сверхновых](https://hanga.su/glossary/supernova "Сверхновая – это грандиозное космическое событие, связанное с разрушением или трансформацией звезды. Взрыв сверхновой – один из самых мощных процессов во Вселенной, сопровождающийся выбросом огромного количества энергии, радиации и материи. Это явление настолько яркое, что его можно наблюдать даже в отдалённых галактиках. Сверхновые считаются важным этапом звёздной эволюции, оказывая влияние на химический состав межзвёздного пространства и формирование новых звёзд и планет.
"). При взрыве звезды мощная ударная волна распространяется через окружающую среду и способна ускорять частицы до очень высоких энергий. Но становится все очевиднее, что одного класса объектов может быть недостаточно для объяснения всего спектра космических лучей. Сейчас список потенциальных источников расширился: остатки сверхновых, пульсарные туманности, массивные звездные скопления, микроквазары и другие компактные двойные системы. Возможно, разные объекты отвечают за разные диапазоны энергий. При этом доказать, что именно Cygnus X-3 создал весь Пузырь Лебедя, пока нельзя. Основная проблема состоит в том, что в одном участке неба накладываются несколько возможных источников. Гамма-телескопы видят их проекции почти в одном направлении, а современные приборы пока не обладают достаточным угловым разрешением для полного разделения сигналов. Не исключено также, что пузырь имеет смешанное происхождение. Часть частиц могли ускорить массивные звезды и ударные волны в области Лебедь X, а часть — микроквазар. В таком случае огромная гамма-структура будет результатом совместной работы сразу нескольких астрофизических ускорителей. Ответ могут дать обсерватории следующего поколения. Черенковские телескопы регистрируют короткие вспышки света, возникающие в атмосфере Земли, когда гамма-квант высокой энергии порождает каскад вторичных частиц. Более чувствительные массивы таких телескопов смогут получить значительно более четкую карту гамма-излучения. В частности, ученые рассчитывают на массив ASTRI и другие будущие установки. Их разрешения может хватить, чтобы определить, существует ли характерное распределение излучения вокруг Cygnus X-3 и действительно ли его частицы формируют наблюдаемое гало. Если связь подтвердится, это существенно изменит представления о роли микроквазаров в энергетике [Млечного Пути](https://hanga.su/glossary/milky-way "Млечный Путь — гигантская спиральная галактика, частью которой являются Солнце, Земля и миллиарды других звёздных систем. Ночью он виден как светлая туманная полоса, пересекающая небо, однако на самом деле это лишь внутренний взгляд изнутри огромного звёздного диска диаметром около 100–200 тысяч световых лет.
"). Эти относительно небольшие двойные системы окажутся способными влиять на межзвездную среду на расстояниях в сотни или тысячи световых лет, фактически создавая гигантские невидимые структуры вокруг себя. Пузырь Лебедя в таком случае станет наглядным примером того, насколько обманчивыми могут быть космические масштабы. Источник, размеры которого несопоставимо меньше окружающего облака, способен на протяжении сотен тысяч лет заполнять пространство частицами настолько высокой энергии, что их последствия становятся заметны на огромной части неба. **Ссылка:** «Микроквазар Лебедь X-3 как певатрон, питающий пузырь Лебедя» [ DOI: 10.3847/2041-8213/ae878e.](https://dx.doi.org/10.3847/2041-8213/ae878e "DOI: 10.3847/2041-8213/ae878e") - [ Исследования ](https://hanga.su/research) - [ Космос ](https://hanga.su/space) - [ Физика ](https://hanga.su/physics) - [ Квантовые технологии ](https://hanga.su/quantum-technologies) - [ Астрофизика ](https://hanga.su/astrophysics) - Понравилось: 23 - Похожие материалы: [Астрономы впервые увидели молодой квазар, вырывающийся из космического пылевого кокона](https://hanga.su/2423,2026) | [Астрономы обнаружили самый древний мерцающий квазар и приблизились к разгадке рождения сверхмассивных чёрных дыр](https://hanga.su/1979,2026) | [Двадцать лет наблюдений за блазаром поставили под сомнение существующие теории: астрономы обнаружили новые загадки](https://hanga.su/2430,2026) | [Космические паяльники: как квазары выжигали галактики в ранней Вселенной](https://hanga.su/2442,2026) | [Раскрытие тайн тёмных веков: как мерцающий квазар меняет представление о ранней Вселенной](https://hanga.su/642,2025) | [Телескоп «Евклид» обнаружил древнейшие квазары и заглянул в первые 670 миллионов лет Вселенной](https://hanga.su/2171,2026) Загрузка следующей статьи...