З часів відкриття високоенергетичних космічних променів астрономи шукали джерело таких променів у нашій галактиці. І пошуки увінчалися успіхом: на Великій висотній обсерваторії повітряних злив у Китаї виявили гігантську бульбашкову структуру випромінювання надвисоких енергій у галузі зіркоутворення Лебедя.

Космічними променями називають заряджені субатомні частинки, такі як протони або атомні ядра, які проносяться у просторі зі швидкістю близькою до швидкості світла. Промені, що проходять через нашу галактику, досягають енергій щонайменше в кілька петаелектронвольт (10 в 15 ступеня електронвольт), але визначити місцезнаходження їх джерел свідомо важке завдання.

Складність у тому, що космічні промені відбиваються від магнітних полів, коли проносяться у космосі, отже, траєкторії їхнього польоту звивисті. Це і заважає визначити місце їхнього походження. Щоб уникнути проблеми, дослідники вимірюють фотони гамма-випромінювання, що утворюються при взаємодії космічних променів з міжзоряним газом. Гамма-промені несуть 10 відсотків енергії космічних променів і поширюються майже прямим лініям, полегшуючи визначення потенційних джерел космічних променів.

Вимірювання космічних променів за останні десятиліття виявили розрив в енергетичному спектрі близько одного петаелектронвольта, який був названий «коліном» енергетичного спектра космічних променів через його форму, що нагадує колінний суглоб. Вчені вважали, що космічні промені з енергією нижче «коліни» походять від астрофізичних об’єктів у межах Чумацького Шляху. А енергетична межа для прискорення протонів від більшості джерел космічних променів у Чумацькому Шляху, згідно з розрахунками, складала близько кількох петаелектронвольт.

У новому дослідженні, опублікованому в журналі Science Bulletin, вчені оголосили про виявлення величезної гамма-бульбашки, який став джерелом найпотужніших космічних променів Чумацького Шляху. Галактичний прискорювач, що отримав назву «супер ПеВатрон» (super PeVatron), випускав космічні промені з енергією не менше 10 петаелектронвольт, розсуваючи верхні межі енергій, яких досягають такі частки в нашій галактиці.

Астрономи використовували Велику висотну обсерваторію повітряних злив LHAASO в Китаї для виявлення та вимірювання гамма-променів, що походять від Лебедя OB2, масивної області зіркоутворення в сузір’ї Лебедя. 

LHAASO – це ціла науково-технологічна інфраструктура для дослідження космічних променів, розташована на висоті 4410 метрів на горі Хайцзи у провінції Сичуань. Система складається з наземної частини площею квадратний кілометр з 5216 детекторів електромагнітних частинок і 1188 мюонних детекторів, водяних черенківських детекторів площею 78 000 квадратних метрів і 18 ширококутних черенківських телескопів. 

Команда LHAASO виявила величезну структуру, що випромінює гамма-промені, названу міхуром. Область випускала фотони з енергією вище одного петаелектронвольта, при цьому найпотужніший із зареєстрованих променів мав енергію 2,5 петаелектронвольт. За словами авторів, це говорить про те, що «супер ПеВатрон» може генерувати космічні промені, що досягають енергії між 10 і 25 петаелектронвольт.

Лебідь OB2 складається з безлічі молодих, гарячих, масивних зірок із температурою поверхні, що перевищує приблизно 35 000 °C (зірки O-типу) та 15 000°C (зірки B-типу). Радіаційна температура цих зірок у сотні – мільйони разів перевищує сонячну. Величезний радіаційний тиск здуває поверхневий матеріал зірок, утворюючи динамічні зіркові вітри зі швидкістю до тисяч кілометрів на секунду. Коли ця матерія стикається з газом і речовиною між зірками, вони створюють ідеальні умови для прискорення космічних променів до високих енергетичних рівнів.

У результаті отримані спостереження показали, що космічні промені, що виходять з Чумацького Шляху, досягають набагато більших енергій, ніж вважалося раніше. Вчені планують досліджувати Лебедя OB2 більш детально, щоб визначити точне джерело космічних променів високої енергії у зоряному скупченні.

Результати впливають не тільки на наше розуміння дифузного випромінювання, але й мають важливі наслідки для опису перенесення космічних променів у галактиці. Очікується, що зі збільшенням часу спостережень LHAASO виявить більше прискорювачів космічних променів і розгадає таємницю їх походження в Чумацькому Шляху.

Через лунання на бік антени апарату виявилися спрямовані не туди, що вкрай утруднило передачу даних. Тож у перші кілька діб після посадки знімків від нього не було. Тепер ситуація змінилася, хоча отримати вдалося лише знімки з досить низьким дозволом. І все ж таки розробники сподіваються, що апарату вдасться передати і якийсь обсяг наукових даних.

Автоматичний посадковий апарат «Одіссей» ‘яко прилунився 23 лютого 2024 року. Однак з поки що не цілком зрозумілих причин він зробив це на бік. Тому зараз на Місяці склалася унікальна ситуація: на зверненій до нас її стороні знаходяться відразу два «працюючі апарати землян, що перекинулися». Японський SLIM стоїть «на голові», тоді як його американський колега лежить на боці.

Взагалі, виходячи з повідомлень Intuitive Machines, приватної космічної компанії, що створила «Одіссея», все могло бути набагато гіршим. Річ у тому, що після наземних випробувань технік забув активувати запобіжник, який робить штатні лазери системи управління посадкою функціональними. Від цього сідати довелося за допомогою імпровізації — використовуючи замість штатних лазерів наукове навантаження вже на поверхні Селени.

Через це розробники обережно і не викинули перед посадкою трохи в бік спеціальний знімальний модуль, який повинен був вперше в історії зняти посадку на іншому небесному тілі від третьої особи. У результаті зараз зовсім не зрозуміло, чому апарат упав на бік. Розробники стверджують, що вся справа в його непогашеній бічній швидкості 3,2 кілометра на годину, пов’язану з позаштатним керуванням посадкою. Однак у XX столітті ряд апаратів дослідження Місяця нормально сідали і за такої непогашеної бічної швидкості. Альтернативні можливі пояснення часткової невдачі посадки ми описували раніше.

Однак тепер представники компанії поділилися новими даними, здатними прояснити проблему. Штучний супутник Місяця LRO від NASA зміг зняти «Одіссея» з орбіти. У результаті з’ясувалося, що точку посадки витримано з високою точністю. Прилунення дійсно пройшло в кратер Малаперт А, в точку з координатами 80,13 ° південної широти і 1,44° східної довготи, на висоті 2579 метрів.

Нахил поверхні тут оцінюється у 12 градусів. Це досить суттєво, особливо з урахуванням не найстійкішої форми апарату (його аналоги з XX століття мали значно нижчий центр тяжіння). У таких умовах навіть невелика бічна швидкість справді могла призвести до падіння.

Залишається питання, чому система посадки обрала такий схиль. Імовірна відповідь на нього така: «Одіссей» мав першу в історії висадки на Місяці повністю автономну систему керування посадкою. Тобто рішення про те, де прилунятися, приймала автоматична система. Тим часом ще в 1968 році, при першій висадці людей на Місяці, автоматичний вибір точки посадки ледь не занапастив місячний модуль з людьми, обравши для прилунення район з великими валунами. Виходить, щось подібне трапилося і з «Одіссем» у наші дні. Тільки на борту не було астронавтів, здатних перехопити керування та вибрати інше місце посадки.

За новими даними, сонячні батареї «Одіссея» знаходяться під більш невигідним кутом до Сонця, ніж очікувалося. Через це його зв’язок із Землею, ймовірно, припиниться сьогодні, 27 лютого 2024 року. Єдине зображення, передане ним із Місяця за цей час, має досить низьку якість. Теоретично є шанси на пробудження після місячної ночі, як у японського апарату SLIM, який нещодавно несподівано «ожив». На жаль, це не дуже велика ймовірність, оскільки радіоізотопного підігрівача на борту Одіссея немає. Тобто його електроніка вночі охолоне до як мінімум -170 за Цельсієм, що може згубно позначитися на її працездатності.

Хоча загальне враження від першої за 52 роки посадки американського апарату на Місяць може здатися змазаним тим, що він практично не встиг передати цінних даних, насправді йдеться про великий успіх. У XXI столітті з першої спроби штатно посадити автоматичний апарат на Місяці поки що вийшло тільки у китайців. Перша спроба такого роду в ізраїльтян, японців, індійців, росіян («Місяць-25») та американців («Перегрін») закінчилася повною невдачею. Друга спроба в Японії та США принесла позаштатне становище апарату після посадки, що дуже ускладнює отримання наукових даних. Зрозуміло, що навіть просте м’яке лунання, хай і в позаштатному становищі на цьому тлі, — значне досягнення.

На щастя, вже цього десятиліття ситуація повністю зміниться: Starship висадить на Місяці пілотовану експедицію. Як Naked Science писав раніше, можливості людей у ​​дослідженні інших небесних тіл радикально перевершують можливості автоматів, тому пілотована висадка зможе дати незрівнянно більше важливих наукових даних зі спірних питань, що прямо зачіпають придатність Місяця до освоєння людиною.