4.4K
Анализ данных космического телескопа NASA «Fermi» и стереоскопической системы HESS, расположенной в обсерватории в Намибии, показал, что центр Млечного Пути содержит «ловушку», которая собирает одни из самых высокоэнергетических космических лучей.
«Наши результаты показали, что большинство космических лучей, населяющих центральную область нашей Галактики, производятся в активных регионах за пределами галактического центра, а затем замедляются в «ловушке», взаимодействуя с облаками газа. Этот процесс порождает большую часть гамма-излучения, наблюдаемого «Fermi», – рассказывает Даниэль Гаджеро, ведущий автор исследования из Амстердамского университета (Нидерланды).
Космические лучи – это частицы высокой энергии, движущиеся в пространстве почти со скоростью света. Примерно на 90% они состоят из протонов, а электроны и ядра различных атомов составляют остальную часть. Магнитные поля оказывают сильное влияние на эти заряженные частицы, отклоняя их от пути следования. По этой причине отследить маршрут космических лучей, а также их источники пока невозможно. Однако, астрономы могут многое узнать о космических лучах по их взаимодействию с веществом, вследствие которого испускаются гамма-лучи.
В марте 2016 года команда HESS сообщила о гамма-излучении, свидетельствующим о крайне высокой активности в галактическом центре. Ученые обнаружили диффузное свечение гамма-лучей, достигающее почти 50 триллионов электронвольт (ТэВ).
В новом исследовании, представленном в журнале Physical Review Letters, международная команда ученых объединила низкоэнергетические данные «Fermi» с высокоэнергетическими наблюдениями HESS. Результатом стал непрерывный спектр гамма-излучения, описывающий излучение центра Галактики.
«Мы нашли согласованность в данных «Fermi» и HESS, что было несколько неожиданным из-за использования различных энергетических окон и различных методов наблюдения», – сказал Марко Таозо, соавтор исследования из Института теоретической физики в Мадриде (Испания).
Результат работы указывает на то, что одна и та же популяция космических лучей, в основном протонов, обнаруженная во всей остальной части Галактики, отвечает за гамма-лучи, наблюдаемые в центре Млечного Пути. Но лучи наивысшей энергии, достигающие 1000 ТэВ, проходят через центр менее эффективно, чем в других регионах Галактики.
«Самые энергичные космические лучи проводят больше времени в центральной части Млечного Пути и усиливают гамма-лучи», – пояснил Альфредо Урбано, соавтор исследования из Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН) в Женеве (Швейцария).
Этот эффект не включен в обычные модели движения космических лучей по Галактике. Но исследователи показали, что симуляции, учитывающие это изменение, больше согласуются с данными «Fermi».
Столкновения частиц, ответственные за производство этих гамма-лучей, также должны создавать нейтрино, самые быстрые, легкие и наименее изученные фундаментальные частицы. Нейтрино приходят к нам прямо от своих источников, так как почти не взаимодействуют с другим веществом. Кроме того, они не имеют электрического заряда, поэтому магнитные поля их не отклоняют.
«Эксперименты, такие как IceCube в Антарктиде, улавливают высокоэнергетические нейтрино, пришедшие к нам из-за пределов Солнечной системы. Результаты новой работы предполагают, что галактический центр может быть их источником, и это очень интересно», – заключила Реджина Капуто из Центра космических полетов им. Годдарда NASA.