Наземний черенковський телескоп HAWC виявив найпотужніший в Чумацькому Шляху природний прискорювач космічних променів. Ним виявилося молоде зоряне скупчення всередині «Кокон Лебедя». Передбачається, що за прискорення протонів до енергій 10-1000 тераелектронвольт можуть відповідати зіткнення потужних зіркових вітрів. Стаття опублікована в журналі Nature.
Якщо побудувати енергетичний спектр всіх компонентів космічних променів, то можна помітити кілька зламів, один з яких (названий фізиками «коліном») знаходиться в районі декількох петаелектронвольт. Астрофізиків вже давно цікавить природа «коліна», яке близьке до граничних можливостей земних прискорювачів частинок. Вважається, що джерела подібних частинок (певатрони) повинні знаходиться в межах Чумацького Шляху і можуть бути залишками наднових, пульсарами, скупченнями молодих зірок або областю поблизу центру Чумацького Шляху, де знаходиться надмасивна чорна діра. Однак процес пошуку конкретних джерел високоенергетичних частинок космічних променів досить трудомісткий і на сьогодні даних спостережень вкрай мало.
Група астрономів на чолі з Петрою Хуентемейер (Petra Huentemeyer) з Мічиганського технологічного університету повідомила про реєстрацію гамма-квантів з енергіями 1-100 тераелектронвольт від області зореутворення в Чумацькому Шляху, відомої як «Кокон Лебедя» (Cygnus Cocoon), за допомогою телескопа HAWC ( High-Altitude Water Cherenkov), який фіксує черенковське випромінювання від вторинних частинок, що виникають при взаємодії космічних променів з атмосферою Землі.
«Кокон Лебедя» являє собою надбульбашку навколо регіону активного формування масивних зірок, діаметром близько 180 світлових років, яка знаходиться на відстані 4,6 тисячі світлових років від Сонця в сузір’ї Лебедя. Вона містить два молодих зоряні скупчення Cygnus OB2 і NGC 6910.
Вчені прийшли до висновку, що знайдены гамма-кванти породжуються протонами космічних променів з енергіями 10-1000 тераелектронвольт, які виходять від скупчення Cygnus OB2. Передбачається, що прискорення частинок йде всередині надбульбашки і може бути пов’язано із зіткненнями потужних зіркових вітрів, крім того, «Кокон Лебедя» може також випускати високоенергетичні нейтрино в ході бета-розпаду іонів, утворених в результаті взаємодії протонів космічних променів з міжзоряним газом.
Таким чином, дана область може вважатися найпотужнішим з відомих природних прискорювачів частинок в нашій галактиці. Очікується, що майбутні спостереження за гамма-квантами високих енергій за допомогою обсерваторій SWGO (Southern Wide-field Gamma-ray Observatory) і LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory) дадуть більше даних спостережень, які можна буде використовувати для визначення внеску інших зоряних скупчень в галактичні космічні промені.
