Созвездие Лебедя содержит один из самых активных регионов звездообразования в нашей галактике. Наблюдения в оптическом диапазоне не позволяют определить мощность звездообразования, для них доступны только намеки на активность. Причина тому – большой разрез (Great Rift), группа газовых облаков, разрезающая плоскость Млечного пути и выглядящая как темная полоса. Начало разреза находится как раз в созвездии Лебедя.

Регион звездообразования, находящийся рядом со звездой второй величины гамма Лебедя, был назван Лебедь Х после открытия радиотелескопами в 1950х годах. Сегодня человечество имеет возможность детально изучать регион за счет двойного прорыва, наблюдений в инфракрасном диапазоне и создания космических телескопов, зрение которых не замутняется атмосферой Земли. Изображения, полученные инфракрасным космическим телескопом NASA Ферми, показывают как космическая суматоха, сопровождающая рождение и смерть звезды, приводит к образованию чрезвычайно быстрых заряженных частиц – космических лучей.

Космические лучи – субатомные частицы, в основном протоны, путешествующие по Вселенной с околосветовой скоростью. Во время своих скитаний космические лучи отклоняются от первоначальных траекторий из-за магнитных полей. Это делает невозможным обнаружение источника лучей. Вселенная помогает им заметать следы.

Когда космические лучи проходят через межзвездный газ, сталкиваясь с его молекулами, испускается гамма-излучение, самое высокоэнергетическое излучение. За счет анализа гамма-излучения широкоугольная камера телескопа Ферми позволяет находить источники космических лучей и причины их ускорения до огромных скоростей. Это и было одной из основных задач телескопа при его разработке.

Наилучшие кандидаты на области ускорения космических лучей – быстро расширяющиеся газовые оболочки ионизованного газа и магнитные поля, связанные со взрывами сверхновых. Поэтому массивные звезды классов О и В, живущие недолго, представляют большой интерес для исследователя космических лучей.

К сожалению, такие звезды довольно редки. Имея массу, в сорок раз превышающую солнечную, и температуру поверхности в восемь раз выше, такие звезды оказывают большое влияние на свое окружение. За счет ультрафиолетового излучения и мощных потоков материи – звездного ветра – эти звезды быстро рассеивают газовые облака, из которых сами же и образовались, уменьшая вероятность повторного появления такой же звезды их этого облака.

Это и заставляет обратить внимание на Лебедь Х. Эта «фабрика звезд», расположенная на расстоянии 4500 световых лет от нас, содержит материал для образования двух миллионов Солнц. В этом регионе находится множество звездных скоплений и несколько ОВ-ассоциаций. В одной из них, имеющей название ОВ2, находится 65 звезд класса О, наиболее массивных и горячих, и около 500 звезд класса В.

Масса ассоциации составляет около 30000 солнечных, так что это крупнейший подобный объект на расстоянии до 6500 световых лет от нас. Возраст ассоциации – менее 5 миллионов лет, так что лишь наиболее массивные звезды, единицы, просуществовали достаточно долго для того, чтобы полностью израсходовать запас топлива и взорваться сверхновой.

Интенсивный свет и потоки частиц звезд ассоциации и ее соседей сдули большую часть газа из их окрестностей. Звезды ассоциации окружены разреженным горячим газом ,нагретым ими. Этот газ окружен более плотным и холодным газом, в котором продолжается процесс звездообразования. Именно в разреженных областях около звезд Ферми нашел интенсивное гамма-илучение.

«Мы видим молодые космические лучи с энергиями, сравнимыми с возможностями самых мощных ускорителей частиц, созданных нами на Земле. Они только начали свое путешествие по Вселенной, маневрируя в областях, заполненных разреженным газом и сталкиваясь с ним, испуская гамма-лучи», – говорит Луиджи Тибальдо из Университета Падуи, один из авторов работы, опубликованной в журнале Science.

Энергия гамма-лучей, которая достигает 100 миллиардов электронвольт для сенсоров Ферми и даже больших значений для земных телескопов (энергия излучения в видимом спектре – 2-3 эВ), показывает их большую скорость. За ускорение частиц космического излучение ответственны мощные магнитные поля, создаваемые потоками частиц, сдуваемых из ассоциации и близлежащих районов. Эти магнитные поля захватывают образующиеся частицы космических лучей и те покидают район своего образования и ускорения только достигнув достаточно большой для преодоления действия магнитного поля скорости.

Есть и другие источники космических лучей. Рядом с гаммой Лебедя находится остаток сверхновой звезды, имеющий возраст всего около 7000 лет. Возможно, он является источником большого числа частиц, попавших в зону действия магнитных полей ассоциации. Там они ускоряются при взаимодействии с ударными волнами, вызванными движения межзвездного газа и звездными ветрами, и, преодолев сопротивление магнитного поля, покидают эту неспокойную область.

«Нам еще предстоит выяснить, действительно ли частицы приобретают скорость в этом коконе или же они, напротив, теряют ее. В любом случае ясно, что жизнь космических лучей намного интереснее, чем простое путешествие вдаль от своего источника», – говорит Тибальдо.

Ферми предоставляет астрономам возможность изучить ранние моменты жизни космических лучей, задолго до того, как они станут бродягами без дома в результате многих столкновений. Известно несколько десятков звездных скоплений, не менее молодых и богатых, чем ОВ2 Лебедя. Их изучение является следующим шагом в работе.