Ученые обнаружили в центре Галактики самые мощные известные гамма-лучи

Фото из открытых источников

Хотя сверхмассивная черная дыра нашей галактики относительно спокойна, центр Млечного Пути, где она находится, не является спокойным местом. Ее экстремальное местоположение изобилует тем, что лучше всего можно описать как махинации в эпическом масштабе.

Теперь он может добавить в список своих шуток мощный космический ускоритель, известный как PeVatron. Обсерватория высоко в горах Мексики зарегистрировала повторяющиеся выбросы некоторых из самых высокоэнергетических гамма-лучей, когда-либо зарегистрированных из одной точки, близкой к галактическому центру. Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal Letters.

Природа этого источника, получившего название HAWC J1746-2856, неизвестна, но за семь лет Высокогорная черенковская обсерватория (HAWC) зарегистрировала 98 гамма-событий с уровнями энергии, превышающими 100 тераэлектронвольт.

«Эти результаты дают возможность заглянуть в центр Млечного Пути и увидеть на порядок более высокие энергии, чем когда-либо наблюдавшиеся», — говорит физик Пэт Хардинг из Лос-Аламосской национальной лаборатории. «Исследование впервые подтверждает наличие источника сверхвысокоэнергетического гамма-излучения PeVatron в месте в Млечном Пути, известном как Галактический центральный хребет, что означает, что галактический центр является местом протекания некоторых из самых экстремальных физических процессов во Вселенной».

PeVatrons — это то, что получается, когда вы смешиваете космические лучи — в основном заряженные протоны и атомные ядра, текущие через пространство почти со скоростью света — и гигантские, естественные ускорители частиц. Такие среды, как остатки сверхновых, рождающиеся звезды и мощные магнитные поля вокруг сверхмассивных черных дыр, могут быть PeVatrons.

Если ускоритель частиц достаточно мощный, он может разогнать космические лучи до чрезвычайно высоких энергий, вплоть до тераэлектронвольтного диапазона — это триллион электронвольт.

Несмотря на их мощность, такие высокоэнергетические ускорители нелегко найти.

«Многие из этих процессов настолько редки, что вы не ожидаете, что они происходят в нашей галактике, или они происходят в масштабах, которые не коррелируют с размерами нашей галактики», — объясняет Хардинг. «Например, поглощение черной дырой другой черной дыры было бы событием, ожидаемым только за пределами нашей галактики».

Когда ускоренный космический луч затем внезапно замедляется из-за взаимодействия с чем-то еще в космосе, например, с магнитным полем или пылевым облаком, переносимая им энергия высвобождается в форме гамма-излучения.

Гамма- излучение не может распространяться на большие расстояния в атмосфере Земли, поэтому мы не можем обнаружить его непосредственно с Земли.

Однако, когда они попадают в нашу атмосферу, их взаимодействие с другими молекулами распределяет их интенсивную энергию, разбивая их на ливень безвредных частиц с более низкой энергией. Их можно обнаружить с помощью подземных черенковских детекторов, таких как HAWC. Затем физики могут реконструировать гамма- луч, который создал ливень, и даже выяснить, откуда в небе он пришел.

HAWC особенно чувствителен к энергиям тераэлектронвольт, и с его помощью было сделано несколько прорывных открытий, включая первое обнаружение гамма-лучей ТэВ от Солнца.

Команда под руководством физика Сохёна Ю Каркарона из Мэрилендского университета обнаружила признаки PeVatrons в обширном массиве данных HAWC, собранных за 2546 дней. И, что интересно, 98 из этих сигналов, похоже, исходили из одного и того же точечного источника в центре галактики Млечный Путь.

Ускоритель, получивший название HAWC J1746-2856, выбрасывает самое мощное излучение, когда-либо наблюдавшееся из центра галактики.

Команда еще не сузила круг идентичности HAWC J1746-2856, поскольку не обнаружено известных остатков сверхновой, совпадающих с местоположением источника. В этом районе есть две вещи, которые могут быть ответственны за излучение: сверхмассивная черная дыра, вокруг которой вращается галактика, Стрелец A*; и известный, но неопознанный источник гамма-излучения под названием HESS J1746-285, расположенный вблизи галактической особенности, известной как Радиодуга .

Хотя исследователи не смогли определить природу источника, их выводы подтверждают существование ПэВатрона в центре галактики.

Результаты говорят нам и о нескольких других вещах. Например, они показывают, что плотность космических лучей выше, чем средняя по галактике в галактическом центре, что указывает на источник недавно ускоренных протонов в этом регионе.

Но, возможно, нам придется дождаться наблюдений с помощью следующего поколения черенковских детекторов, чтобы помочь разгадать странную загадку HAWC J1746-2856.