Звездный ускоритель поможет ученым больше узнать о физике плазмы

Ученые из немецкого исследовательского центра DESY наблюдали в черенковский телескоп H.E.S.S. за двойной звездой эта Карины (в российских каталогах — эта Киля) и заметили, что при сближении двух звезд системы образуются ветры, в которых частицы ускоряются. При этом генерируется гамма-излучение мощностью до 400 ГэВ. Подробнее об изучении звездного ускорителя — ​в интервью с научным сотрудником DESY Стефаном Омом.

— Чем привлекла внимание ученых система эта Карины?

— Ее изучали с XVII века и долгое время считали очень массивной одиночной звездой. Только в 1996 году явные проявления колебаний света в ближнем инфракрасном диапазоне показали, что это система из двух звезд. Непостоянство орбиты в рентгеновском диапазоне свидетельствует о том, что эта пара создает сильные ветры, которые сталкиваются.

Эта Карины стала своеобразной лабораторией для изучения множества астрофизических вопросов, в основном касающихся последних стадий звездной эволюции, когда звезды становятся сверхновыми. Наши наблюдения проясняют, что происходит в районе столкновения.

— Что вам уже удалось выяснить?

— В месте встречи звезд частицы ускоряются до энергий, достижимых на Земле только в Большом адронном коллайдере. Эта Карины — ​очень эффективный космический синхротрон, способный направить значительную часть энергии, накопленной в быстрых ветрах, на ускорение частиц. В 2008 году мы узнали, что эта Карины способна ускорять частицы до энергии в несколько десятков гигаэлектронвольтов. Данные, которые мы исследуем сейчас, касаются последнего сближения этих звезд — ​в феврале 2020 года.

— Можно ли применить знания об эте Карины в практических целях?

— На первый взгляд, измерение гамма-излучения от эты Карины не имеет прямого применения в повседневной жизни. Однако, изучая ускорение частиц и астрофизическую плазму в космосе, мы узнаем о плазме в целом. Плазма и ускоренные частицы все больше используются для медицинской диагностики и лечения рака. Более того, фотодатчики, которые в настоящее время разрабатываются для черенковских телескопов нового поколения, будут востребованы и для медицинской визуализации.

— Эта Карины единственная известная нам двойная звезда во Вселенной или есть другие?

— Многие массивные звезды рождаются из двойных, иногда тройных систем, наблюдались и четырехзвездные. Так что это довольно распространенное явление. Не только телескоп H.E.S.S., находящийся в Намибии, но и другие черенковские телескопы, такие как VERITAS или MAGIC, ищут гамма-излучение от двойных звезд, сталкивающих ветры. Все двойные системы отличаются друг от друга. Таким образом, мы можем изучать ускорение частиц в разных системах, выяснять, как меняется ускорение в зависимости от размера, местоположения звезд.

— Собираетесь ли вы продолжить исследование эты Карины?

— Да, и не только на нашем телескопе H.E.S.S., но и на телескопе CTA. Для нас важно лучше понять, где в эте Карины частицы могут быть ускорены до самых высоких энергий. В зависимости от ответа мы можем оценить, сколько ускоренных частиц взаимодействует и производит гамма-излучение, а сколько выбрасывается в галактику без столкновения.