Что-то не дает самым быстрым частицам Вселенной проникнуть в центр нашей галактики.
Центр Млечного Пути может оказаться еще более причудливым, чем предполагали астрономы, говорится в новом исследовании.
Для исследования группа ученых из Китайской академии наук в Нанкине изучила карту радиоактивного гамма-излучения — самой высокоэнергетической формы света во Вселенной, которая может возникать, когда чрезвычайно высокоскоростные частицы, называемые космическими лучами, врезаются в обычную материю — в центре нашей галактики и вокруг нее.
Карта показала, что что-то около центра галактики, похоже, ускоряет частицы до умопомрачительных скоростей — очень близких к скорости света — и создает множество космических лучей и гамма-лучей сразу за пределами галактического центра. Однако, несмотря на то, что центр Галактики выбрасывает в космос постоянную бурю высокоэнергетического излучения, что-то рядом с ядром Млечного Пути препятствует проникновению большой части космических лучей из других частей Вселенной, сообщила группа исследователей 9 ноября в журнале .
Исследователи описали этот эффект как невидимый «барьер», который окутывает галактический центр и удерживает плотность космических лучей там значительно ниже базового уровня, наблюдаемого во всей остальной части нашей галактики. Другими словами: Космические лучи могут выходить из галактического центра, но с трудом попадают внутрь.
Как работает этот космический барьер или почему он существует, остается загадкой.
Монстр в центре
Центр нашей галактики расположен примерно в 26 000 световых годах от Земли в созвездии Стрельца. Это плотное и пыльное место, вмещающее более чем в 1 миллион раз больше звезд на световой год, чем вся солнечная система, — все они окружены сверхмассивной черной дырой, масса которой примерно в 4 миллиона раз превышает массу Солнца.
Ученые давно подозревают, что эта черная дыра, названная Стрелец А*, или, возможно, какой-то другой объект в галактическом центре, разгоняет протоны и электроны до скорости, близкой к световой, создавая космические лучи, которые распространяются по всей нашей галактике и далее в межгалактическое пространство. Эти лучи распространяются через магнитные поля нашей галактики, создавая океан высокоэнергетических частиц, плотность которых примерно одинакова во всем Млечном Пути. Этот устойчивый суп из частиц называется морем космических лучей.
В своем новом исследовании ученые сравнили плотность космических лучей в этом море с плотностью космических лучей в галактическом центре. Космические лучи нельзя увидеть непосредственно, но ученые могут обнаружить их на гамма-картах космоса, которые эффективно показывают, где космические лучи столкнулись с другими типами материи.
Используя данные, полученные с помощью телескопа Fermi Large Area Telescope, команда подтвердила, что нечто в галактическом центре действительно действует как гигантский ускоритель частиц, выбрасывая космические лучи в галактику. Среди возможных виновников — Стрелец А*, поскольку черные дыры теоретически могут выбрасывать определенные частицы в космос, даже когда они пожирают все остальное вокруг себя, остатки древних сверхновых; или даже сильный звездный ветер от множества звезд, теснящихся в галактическом центре.
Но карта также выявила загадочный «барьер» — четкую точку, где плотность космических лучей значительно снижается на краю галактического центра. По словам исследователей, источник этого явления определить сложнее, но, возможно, он связан с нагромождением магнитных полей вблизи плотного ядра нашей галактики.
Например, плотные облака пыли и газа вблизи галактического центра могут коллапсировать сами на себя, сжимая магнитные поля и создавая барьер, защищающий от космических лучей, предположила команда в своей статье. Или, возможно, звездный ветер от мириад звезд в галактическом центре отталкивается от моря космических лучей, подобно тому, как это делает солнечный ветер.
Чтобы выяснить, что именно происходит в причудливых глубинах нашей галактики, необходимы дальнейшие исследования.