Астрономическая команда Сяоюань Хуаня из Китайской академии наук обнаружила в центре Млечного Пути неизвестный науке барьер, препятствующий проникновению в нашу галактику внешних космических лучей.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications, а коротко о нем рассказывает Science Alert. Сообщается, что группа исследователей изучала гамма-излучение в центральном молекулярном облаке Млечного Пути.
Для анализа она использовала данные телескопа Fermi Large Area Telescope. Одной из задач был поиск источников космических лучей. Новое исследование подтвердило ранее выдвинутую гипотезу о том, что центр Млечного Пути представляет собой мощный ускоритель частиц.
Но оно также показало, что в нашей галактике существует некий неизвестный "механизм", блокирующий проникновение гамма-излучения в огромное облако, называемое центральной молекулярной зоной. Расчеты исследователей свидетельствуют о том, что плотность космических лучей в этом облаке гораздо ниже плотности лучей за его пределами - в так называемом море. По мнению авторов работы, это говорит о наличии некоего барьера, не позволяющего внешним космическим лучам проникать в центральное молекулярное облако.
Этот вывод не согласуется с общепринятой теорией. Согласно данным предыдущих наблюдений и компьютерного моделирования, распределение космических лучей по Млечному Пути должно быть плавным, равномерным и устойчивым. Считается, что эти лучи вырываются из различных космических ускорителей и распространяются в галактическом магнитном поле. Там они переживают различные стадии своего существования - сначала замедляются, а затем снова ускоряются. Все это приводит к такому состоянию, которое астрономы называют морем космических лучей.
Если следовать этой теории, то можно предположить, что указанное море должно захватывать и центр нашей галактики. Но новое исследование доказало, что это не так - "морские" лучи наталкиваются на какой-то барьер, который их блокирует. Из чего именно состоит этот барьер, еще только предстоит понять. На данный момент ученые лишь констатируют, что в центре нашей галактики существует некий сложный механизм, который напрямую связан с молекулярным облаком. Возможно, именно наиболее плотные участки этого облака, коллапсируя, приводят к сжатию магнитных полей, что позволяет останавливать космические лучи.
Другое объяснение ученые связывают с явлением, называемым магнитогидродинамической турбулентностью. Они объясняют, что в нашей Солнечной системе создание и движение космического излучения связано с солнечным ветром. Исследователи предполагают, что аналогичную роль в масштабах галактики может исполнять галактический ветер. В своем исследовании команда вычислила плотность космических лучей в присутствии галактического ветра. Результат показал, что гамма-лучи, действительно, могут модулироваться галактическим ветром.
Авторы работы пишут, что в будущем планируется создание детальной модели центра нашей галактики, который пока во многом представляет собой большую загадку для ученых. Модель, вероятно, прольет новый свет на происхождение и движение космических лучей в Млечном Пути.
В частности, она позволит проверить гипотезу о том, что центр нашей галактики сам по себе является важным источником космических лучей. Это могут быть протоны и ядра, лишенные электронов и ускоренные до релятивистских скоростей мощными магнитными полями. Ученые считают, что в центре галактики имеется целый ряд объектов, которые могут действовать как ускорители. Например, такую функцию могут выполнять остатки сверхновых, туманности пульсарного ветра и сверхмассивная черная дыра Стрелец A*.