Международная группа астрофизиков изучила аномально яркий микроквазар SS 433, находящийся в Млечном Пути. Черная дыра в составе этого объекта испускает гамма-фотоны, энергия которых достигает рекордных 25 тераэлектронвольт (ТэВ), что объясняется существованием уникального для квазаров механизма — обратного комптоновского рассеяния фотонов микроволнового фона на релятивистских электронах. Статья ученых опубликована в журнале Nature.

Квазаром называют яркий объект в ядрах далеких галактик, который формируется при поглощении вещества сверхмассивной черной дырой. Микроквазары наблюдаются в пределах Млечного Пути, что делает их относительно близкими к Земле и удобными для изучения аналогами больших квазаров. Они представляют собой рентгеновскую двойную звезду, состоящую из обычной звезды и компактного объекта вроде нейтронной звезды или черной дыры. Этот объект поглощает вещество своего компаньона, в результате образуется аккреционный диск и мощные струи (джеты) плазмы, движущиеся с околосветовой скоростью.

SS 433, состоящий из черной дыры (или нейтронной звезды) и сверхгиганта, находится внутри остатков сверхновой W50 на расстоянии 15 тысяч световых лет от Земли. Система отличается от других микроквазаров тем, что при аккреции вещества наблюдается превышение предела Эддингтона, когда гравитационные силы не могут скомпенсировать давление электромагнитного излучения и возникают мощные рентгеновские вспышки, а общая светимость объекта достигает 10 в 40-ой степени эрг в секунду. Джеты, скорость которых достигает четверти скорости света, простираются примерно на 40 парсек и заканчиваются в лопастях туманности, где порождают рентгеновское и радиоизлучение.

Астрофизики провели наблюдения струй плазмы с помощью Высокогорного эксперимента по поиску эффекта Черенкова (High-Altitude Water Cherenkov Observatory) в Мексике. Оказалось, что в районе джетов возникают гамма-лучи энергией 25 ТэВ, что в 10 раз превышает энергию излучения от любых других известных микроквазаров. Ученые выяснили, что источником гамма-излучения является взаимодействие разогнанных до околосветовых скоростей электронов с энергией порядка сотни ТэВ с фотонами микроволнового фона (равномерно заполняющего Вселенную теплового излучения). В результате комптоновского механизма низкоэнергетические фотоны превращаются в гамма-лучи.

Поскольку подобный эффект впервые описан для микроквазаров, результаты работы помогут определить свойства их более крупных аналогов.