Космический гонщик SS 433 мчится сквозь Галактику, выбрасывая две узкие струи раскалённого газа — джеты — 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 — фотоны 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). Этот инструмент, объединяя радиотелескопы, разнесённые на тысячи километров, позволяет достигать высочайшего углового разрешения. Учёные 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 данного размера и магнитного поля, — 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.