ART-XC в деле: российский телескоп раскрыл новые грани молодого звёздного кластера

Российские астрофизики провели тщательный анализ рентгеновского излучения звёздного кластера Вестерлунд 2. Исследователи из Института космических исследований (ИКИ) и Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе (ФТИ) Российской академии наук, используя российский рентгеновский телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского на борту орбитальной обсерватории «Спектр-РГ», обнаружили, что источником высокоэнергичного рентгеновского излучения в кластере, скорее всего, являются электроны звёздного ветра, разогнанные до очень высоких энергий.


Звёздный кластер Вестерлунд 2 — скопление молодых и горячих звёзд, которые порождают мощные звёздные ветры — потоки вещества, истекающего с их поверхности со скоростью в тысячи километров в секунду. Учитывая молодость и массу звёзд, мощность их ветров может быть сотни миллионов раз выше солнечной. Кроме того, плотность расположения звёзд в кластере способствует ускорению этих потоков, что порождает фотоны с чрезвычайно высокими энергиями.

Кластер Вестерлунд 2 является редким явлением, в Млечном Пути известно всего лишь 15 подобных скоплений. Однако в других галактиках, которые чаще сталкиваются друг с другом, число подобных кластеров может быть больше. Кластер Вестерлунд 2 находится на расстоянии около 20 000 световых лет от Земли и виден во всех диапазонах электромагнитного спектра.

Ранее причину необычно высокой энергии излучения кластера пытались установить с помощью рентгеновской обсерватории «Чандра» НАСА, но её мощности (до 8 килоэлектронвольт) оказалось недостаточно. Вмешался российский телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского на борту обсерватории «Спектр-РГ», который способен регистрировать фотоны с энергией до 30 кэВ. Исследователи смогли восстановить полный рентгеновский спектр горячей плазмы Вестерлунда 2 и обнаружить, что кластер не виден на энергиях выше 15 кэВ.

Учёные пришли к выводу, что для объяснения данных рентгеновских наблюдений необходимо учесть не только излучение плазмы, нагретой до миллионов градусов при столкновении звёздных ветров, но и более высокоэнергетичные рентгеновские фотоны от синхротронного излучения электронов и позитронов, ускоренных в том же столкновении до очень высоких энергий — до сотен тераэлектронвольт.

Результаты исследования позволяют более глубоко изучить природу космических лучей и разобраться в причинах их появления и разнообразия. Кроме того, они демонстрируют возможности новейших широкоспектральных рентгеновских телескопов, таких как ART-XC им. М. Н. Павлинского, который был запущен с Байконура в 2019 году.