РЕНТГЕНОВСКИЕ ДЖЕТЫ ЧЁРНОЙ ДЫРЫ, СТРЕЛЯЮЩЕЙ КОСМИЧЕСКИМИ ЛУЧАМИ
Некоторые из самых энергичных частиц в нашей Галактике могут рождаться в микроквазарах — системах, где чёрная дыра или нейтронная звезда питается веществом звезды-компаньона и выбрасывает релятивистские джеты. Наземные установки, такие как Tibet ASγ, HAWC и LHAASO, зарегистрировали от нескольких из них гамма-лучи с энергией выше 100 ТэВ. Это делает микроквазары новым классом ПэВатронов — ускорителей, способных разгонять частицы до петаэлектронвольта, миллиона миллиардов электронвольт.
Первым был опознан SS 433 с его туманностью W50. Вторым — V4641 Стрельца (V4641 Sgr).
Чемпион гамма-излучения
V4641 Sgr — самый яркий микроквазар в ТэВ-диапазоне гамма-излучения. Его гамма-свечение, зарегистрированное вплоть до 0,8 ПэВ, простирается примерно на один градус неба и имеет один из самых «жёстких» спектров среди ТэВ-источников Галактики. В его сердце — чёрная дыра массой 6,4 солнечной и звезда-компаньон массой 2,9 солнечной, на расстоянии около 6,2 килопарсека. Система мощно вспыхнула в 1999 году и с тех пор вспыхивает примерно раз в два года; во время вспышки 1999 года наблюдались радиоджеты.
Однако рентгеновские телескопы наблюдали её в основном во время вспышек, когда центральный источник затмевает всё остальное. Спутник XRISM в 2024 году заметил намёк на протяжённое рентгеновское излучение, но сразу после вспышки и лишь в части области.
В ожидании тишины
Наоми Цудзи (Токийский университет и RIKEN), Катерина Трезольди (INAF — Обсерватория Брера) и около сорока коллег из Японии, Италии, США, Китая, Канады, Франции и других стран выбрали противоположную стратегию. Убедившись с помощью других инструментов, что чёрная дыра спокойна, они в сентябре 2025 года навели телескоп XMM-Newton на всю область гамма-излучения: четыре наведения по 30–40 килосекунд каждое. Центральный источник был тогда примерно на три порядка тусклее, чем во время наблюдения XRISM.
Поле оказалось заполнено точечными источниками — активными звёздами, белыми карликами, далёкими галактиками, — которые команда замаскировала, чтобы искать диффузное излучение.
Карты XMM-Newton области V4641 Sgr (звёздочка) с контурами гамма-излучения по данным H.E.S.S. (белые); справа — два новых протяжённых рентгеновских источника n1 и s1. — Рисунок 1, Tsuji, Tresoldi et al. (2026), arXiv:2610.02966.
Два узла на оси джета
В диапазоне 2–5 кэВ выделяются два протяжённых пятна, названные n1 (север) и s1 (юг) по аналогии с известными узлами SS 433. Они находятся примерно в 23 и 25 парсеках от двойной системы, примерно вдоль оси радиоджетов (в пределах 16° и 10°), и внутри гамма-излучения. Значимость обнаружения: 20 сигма для n1, 7 сигма для s1; n1 виден в двух отдельных наблюдениях.
Это первое обнаружение рентгеновских джетовых структур длиной в десятки парсек в этой системе. Подобные структуры известны лишь у горстки рентгеновских двойных.
Их спектр — гладкий степенной закон без эмиссионных линий горячего газа; тепловая модель описывает его гораздо хуже. Авторы интерпретируют его как синхротронное излучение: электроны с энергиями в несколько ТэВ, движущиеся по спирали в магнитном поле.
Слабое поле, усиленное локально
Совместное моделирование рентгеновского и гамма-излучения — их создают одни и те же электроны — даёт магнитное поле всего 3–5 микрогаусс в узлах и 1–2 микрогаусса или меньше в остальной части гамма-лепестков. Поле слабое, но локально усиленное.
В этом ключевое отличие от SS 433, узлы которого находятся на похожих расстояниях: SS 433 светит в рентгене примерно в десять раз ярче, чем в гамма-диапазоне, а V4641 Sgr — примерно в десять раз слабее, потому что его поле слабее. Авторы предполагают в среднем менее мощный джет или более разреженное окружение, поскольку V4641 Sgr лежит примерно на 5 градусов ниже галактической плоскости.
Остаются открытыми две интерпретации: узлы могут быть самими местами ускорения, где в джете возникает ударная волна, или структурами ниже по течению. Чтобы достичь ПэВ-энергий в таком поле на расстоянии около 5 парсек, джет должен двигаться со скоростью не менее десятой доли скорости света. Нельзя исключить и то, что частицы порождены протонами, а не электронами.
Смотреть в сторону от центра
Авторы предупреждают, что неразрешённые точечные источники всё ещё могут вносить вклад, а диффузный вид отчасти может объясняться ограниченным разрешением. Запланированы наблюдения на Chandra и NuSTAR. В сопутствующей статье по данным спутника Einstein Probe сообщается о согласующихся рентгеновских структурах. Их совет другим астрономам прост: наводить телескопы в сторону от яркого центра, в спокойные фазы, и искать узлы.