Китайская обсерватория LHAASO нашла в Млечном Пути ускоритель, разгоняющий протоны минимум до 30 ПэВ. Источник — система Лебедь X-3 примерно в 30 тыс. световых лет от Земли.
Это самый высокоэнергетический известный источник переменного гамма-излучения: зафиксированы кванты с энергией до 3,7 ПэВ.
В потоке гамма-лучей нашли периодичность в 4,8 часа — ровно столько длится один оборот компонентов системы. Значит, излучение рождается рядом с двойной системой, а не в окружающем её гигантском облаке.
Предполагаемый механизм: ускоренные протоны сталкиваются с ультрафиолетовыми фотонами массивной звезды, порождая нестабильные частицы. Их распад даёт гамма-кванты и, вероятно, нейтрино.
По энергии на протон природный ускоритель превосходит Большой адронный коллайдер ЦЕРН примерно в 4400 раз.
«Вселенная — ускоритель для бедных, — таков девиз этого нового направления», — писал советский физик Яков Зельдович в Physics Today в марте 1988 года.
Он предсказал сближение космологии и физики частиц, когда Вселенная становится инструментом, недоступным на Земле ни за какие деньги.
Лебедь X-3 — тесная двойная система: звезда Вольфа–Райе обращается вокруг компактного объекта, вероятно чёрной дыры или нейтронной звезды.
Компактный объект вытягивает вещество компаньона: часть падает на него, часть выбрасывается узкими релятивистскими струями. Именно в основании такой струи протоны, по расчётам, набирают десятки петаэлектронвольт.
Установка LHAASO работает на высоте около 4,4 км в провинции Сычуань. Её массив датчиков KM2A площадью ~1,3 км² ловит каскады вторичных частиц от гамма-квантов в атмосфере.
Интенсивность излучения Лебедя X-3 меняется: сигнал усиливался вместе со вспышками низкоэнергетических гамма-лучей, которые фиксировал телескоп NASA Fermi, а в спокойные периоды почти пропадал.