Космический гонщик SS 433 мчится сквозь Галактику, выбрасывая две узкие струи раскалённого газа со скоростью в четверть скорости света. Это микроквазар — двойная система, где чёрная дыра перетягивает вещество с обычной звезды, и часть его улетает прочь в виде джетов. Недавно телескопы уловили от этих струй гамма-излучение с энергией больше 100 ТэВ, и оно шло из области, где джет врезается в межзвёздное облако. Но где именно рождаются частицы-рекордсмены, оставалось загадкой.
Международная группа астрономов проанализировала архивные наблюдения системы SS 433 на радиоинтерферометре со сверхдлинной базой (VLBA). Они измерили, как меняется магнитное поле вдоль внутренней части джета, на расстояниях в десятки астрономических единиц от центрального объекта. Оказалось, поле спадает по закону B ∝ H⁻⁰·⁵, где H — удаление от компактного источника. Это ключевой результат: в коническом джете такая зависимость означает, что магнитная жёсткость (произведение поля на размер области ускорения) с расстоянием не падает, а растёт. Иными словами, чем дальше от чёрной дыры, тем более энергичные частицы может удержать и разогнать эта природная «пушка».
Рост жёсткости приводит к тому, что предел Хилласа (максимальная энергия, доступная ускорителю) на расстоянии в несколько сотен астрономических единиц уходит далеко за петаэлектронвольт (ПэВ). Именно столько — около 2,6 ПэВ — требуется для рождения гамма-квантов, зарегистрированных обсерваторией LHAASO. Так в джете SS 433 обнаружился скрытый ПэВатрон — ускоритель протонов до петаэлектронвольтных энергий, расположенный гораздо ближе к чёрной дыре, чем протяжённые «пузыри» теватронного свечения. Частицы-гиганты рождаются в самом сердце выброса, задолго до столкновения с облаком.
Теперь понятно: джет SS 433 — не просто труба для отвода газа, а многоступенчатая пушка, где магнитное поле методично, шаг за шагом, разгоняет протоны до энергий, недостижимых на Земле. И скрытый ПэВатрон внутри неё — лишь первая ступень этого космического ускорителя.
Энергия 2,6 ПэВ эквивалентна энергии летящего комара, но сосредоточена в одном-единственном протоне. Если бы такой частицей выстрелили в мишень, она вызвала бы ливень вторичных частиц, как от удара микроскопического метеорита.
В романе Аластера Рейнольдса «Пространство Откровения» инопланетные артефакты используют релятивистские джеты для межзвёздных перелётов — примерно так же, как SS 433 разгоняет вещество до околосветовых скоростей.