Гамма-двойная LS 5039: объяснение крупномасштабного излучения и вклад в космические лучи

Гамма-двойные системы, состоящие из неаккрецирующей нейтронной звезды и массивной звезды, демонстрируют многоволновое излучение на разных пространственных масштабах. Взаимодействие их звездных ветров порождает истечение, которое может раздувать пузырь или образовывать головную ударную волну при взаимодействии с окружающей средой.

Одним из ярких примеров таких объектов является LS 5039. Ранее были обнаружены протяженные рентгеновские лучи в масштабе парсека, источник которых оставался неясным. Новая работа, представленная в архиве препринтов arXiv, посвящена объяснению этой крупномасштабной эмиссии.

Авторы рассмотрели пять сценариев, соответствующих различным эволюционным фазам системы, и смоделировали тепловое и нетепловое излучение. В трех сценариях с пузырем применялась однозонная модель, а в двух с головной ударной волной — многозонный подход. Также исследовалось излучение от убегающих частиц.

В результате астрофизики пришли к выводу, что протяженное рентгеновское излучение LS 5039 лучше всего объясняется синхротронным излучением высокой энергии. Некоторые сценарии предсказывают обнаружимое радиоизлучение, а убегающие частицы могут давать небольшой стационарный вклад в гамма-лучи в мощном сценарии с головной ударной волной.

Особый интерес представляет возможность ускорения протонов до энергий 0,1–1 ПэВ. При оптимистичных параметрах инжекции LS 5039 может поставлять до 10^36 эрг в секунду в галактические космические лучи. Это указывает на то, что гамма-двойные системы способны эффективно ускорять частицы на больших масштабах.

Полученные результаты помогут планировать будущие многоволновые наблюдения для ограничения параметров крупномасштабного взаимодействия, возраста и места рождения LS 5039. Таким образом, система становится ключевым объектом для понимания физики ускорения частиц и происхождения космических лучей.