Группы громадных звезд заполнены бурлящим газом и потоками мощного космического излучения.

Млечный Путь в районе созвездия Лебедь: видна темная полоса Большого Рифа
Гамма-излучение, зафиксированное датчиками Fermi LAT, заполняет «пузыри» разреженного и раскаленного газа, окружающие массивные звезды в Лебеде Х-1. Мощные турбулентные потоки и ударные волны сталкивающихся газовых течений делают выход из этой области чрезвычайно непростым для космических лучей: сталкиваясь с частицами газа, они и порождают гамма-излучение
Лебедь Х-1 включает немало молодых звездных ассоциаций, включая ассоциации ОВ2 и ОВ9, а также скопление NGC 6910. Мощное излучение и ветры этих звезд «раздувают» плотный газ подальше, образуя вокруг них «коконы», или «пузыри» горячего и разреженного газа

Созвездие Лебедя — место одного из самых активных областей звездообразования в нашей галактике. В видимом свете нам предстают лишь слабые тени тех могучих процессов, которые развиваются здесь. Из-за плотных газопылевых туманностей, образующих темную полосу «Большого Рифа» Млечного Пути, до нас из центральной плоскости галактики добирается совсем немного света.

Расположенный поблизости от Гаммы Лебедя, этот регион был обнаружен радиотелескопами еще в 1950-х и получил наименование Лебедь X-1. Теперь исследование продолжает орбитальный телескоп Fermi, благодаря которому удалось показать, что и рождением, и гибелью звезд здесь «дирижируют» потоки быстрых частиц космических лучей. В основном, их составляют движущиеся с околосветовой скоростью протоны: путешествуя сквозь галактику, они отклоняются различными магнитными полями, из-за которых траектория частиц становится чрезвычайно запутанной и сложной. Сталкиваясь с межзвездным газом, протоны и другие частицы создают потоки излучения, в том числе и гамма-лучей, которые уже по прямой попадают на детектор Fermi LAT, открывая нам новые тайны Вселенной — в том числе и тайну происхождения и ускорения космических лучей.

Самыми вероятными кандидатами на роль «космических ускорителей частиц» считаются быстро расширяющиеся ионные газовые оболочки и мощные динамичные магнитные поля, возникающие в ходе взрывов сверхновых. Таким финалом венчается жизнь наиболее крупных звезд — спектральных классов О и В, в 40 и более раз тяжелее Солнца и в несколько раз горячее него. Как настоящие рок-звезды, живут они недолго, умирают ярко. Как и настоящие рок-звезды, они довольно редки и оказывают сильнейшее влияние на все свое окружение, изливая в него потоки ультрафиолетового излучения и заряженных частиц звездного ветра. Остатки облака, из которого образовалась такая звезда, он быстро разметывает по пространству, нередко затормаживая появление новых массивных звезд по соседству.

Впрочем, вернемся к Лебедю X-1. Расположенная в 4500 световых годах от Земли, эта «фабрика звезд», по расчетам, содержит вещества на 2 млн таких звезд, как наше Солнце. В его пределах имеется черная дыра и наблюдается множество скоплений молодых звезд и несколько групп звезд классов О и В (ОВ-ассоциаций). Одна из них, Лебедь OB2, содержит около 65 звезд класса О, самых тяжелых, горячих и ярких, плюс 500 звезд класса В. Общая их масса составляет 30 тыс. солнечных — это один из самых тяжелых объектов подобного типа в пределах 6,5 тыс. световых лет от нас. Вдобавок, все звезды здесь очень молоды даже по меркам этих короткоживущих великанов: не старше 5 млн лет, и далеко не подошли к пределу, после которого они исчерпают запасы термоядерного топлива и начнут превращаться в сверхновые.

Исследование излучения этих монструозных светил показало, что скопления эти погружены в газовые скопления вещества: сами звезды сидят в «пузырях» разреженного и раскаленного газа, а «пузыри» эти — в пространстве, заполненном более плотным и холодным веществом, где продолжается рождение все новых звезд. И именно в пределах этих «пузырей» детектор Fermi LAT обнаружил интенсивное гамма-излучение. Энергия его достигает 100 млрд э*В и даже выше (для сравнения: энергия частиц видимого излучения составляет 2−3 э*В).

Оно позволило ученым заметить присутствие частиц космического излучения, с энергиями, сравнимыми с энергией частиц, разгоняемых самыми мощными ускорителями на Земле. Иначе говоря, частицы эти только начали свое долгое и запутанное путешествие от своего ускорителя. Но в отсутствие сверхновых что может разгонять их до таких скоростей? Все говорит о том, что роль эту выполняют мощные и динамичные, турбулентно завихренные магнитные поля массы присутствующих в скоплении крупных звезд. Из-за этого происходит интенсивное перемешивание газа, как в огромном звездном джакузи. Частицы космических лучей надолго остаются «заперты» этими потоками, хаотично двигаясь, пока не вырвутся в более спокойные области, где могут продолжать путешествие по более вытянутой траектории.

Кстати, к этой ассоциации относят и остаток сверхновой, возраст которой оценивается в 7 тыс. лет. Возможно, именно она некогда насытила окружение протонами и другими частицами, которые оказались в плену в «магнитном коконе» этого бурного региона.

По пресс-релизу NASA