Центърът на Млечния път крие тайна, която все още няма обяснение - около него има мистериозна „бариера“, която предотвратява навлизането на голяма част от космическите лъчи от други части на Вселената, докато в същото време нещо близо до центъра на галактиката изглежда ускорява частиците до почти светлинна скорост, създавайки буря от космически лъчи и гама-лъчи, но само извън тази невидима граница около галактическия център.

Тези констатации на ново изследване на екип от Китайската академия на науките в Нанкин са направени след като проучване на картата на разпространяващите се в и около центъра на нашата галактика гама-лъчи - най-високоенергийната форма на светлина във Вселената, която може да възникне, когато изключително високоскоростни частици, наречени космически лъчи, се разбият в обикновена материя.

Картата разкрива, че нещо близо до центъра на галактиката изглежда ускорява частиците до невероятни скорости - много близо до скоростта на светлината - и създава изобилие от космически лъчи и гама-лъчи точно извън галактическия център. Въпреки това, макар галактическият център да издухва постоянна буря от високоенергийна радиация в космоса, нещо близо до ядрото на Млечния път предотвратява навлизането на голяма част от космическите лъчи от други части на Вселената, съобщава екипът на 9 ноември в списание Nature Communications.

Изследователите описват ефекта като невидима "бариера", която е увита около галактическия център и поддържа плътността на космическите лъчи там значително по-ниска от базовото ниво, наблюдавано в останалата част от нашата галактика.

С други думи: Космическите лъчи могат да излязат от галактическия център, но им е трудно да влязат.

Как работи тази космическа бариера или защо съществува, остава загадка.

Чудовището в центъра

Центърът на нашата галактика се намира на около 26 000 светлинни години от Земята в съзвездието Стрелец. Това е гъсто и прашно място, съдържащо повече от 1 милион пъти повече звезди на светлинна година, отколкото цялата Слънчева система - всичко това обвива свръхмасивна черна дупка с около 4 милиона пъти масата на Слънцето.

Учените отдавна подозират, че тази черна дупка, наречена Стрелец A*, или може би някакъв друг обект в галактическия център, ускорява протоните и електроните до скорост, близка до тази на светлината, създавайки космически лъчи, които се излъчват в нашата галактика и по-нататък в междугалактическото пространство. Тези лъчи се разпространяват през магнитните полета на нашата галактика, създавайки океан от високоенергийни частици, които са приблизително еднакви по плътност в целия Млечен път. Тази стабилна супа от частици наричат море от космически лъчи.

В новото си изследване учените сравняват плътността на космическите лъчи в това море с плътността на космическите лъчи в галактическия център. Космическите лъчи не могат да се регистрират директно, но учените могат да ги намерят в картите на гама-лъчите, които ефективно показват къде космическите лъчи са се сблъскали с други видове материя.

Използвайки данни от телескопа "Ферми", екипът установява, че нещо в галактическия център наистина действа като гигантски ускорител на частици, изстрелвайки космически лъчи в галактиката. Възможните виновници включват Стрелец A*, тъй като черните дупки теоретично биха могли да изстрелят частици в космоса, въпреки че поглъщат всичко наоколо. Други вероятни източници са останките от древни свръхнови или дори силните звездни ветрове от множеството звезди, наблъскани в галактическия център.

Но картата разкрива и мистериозната „бариера“, ясна граница, където плътността на космическите лъчи спада значително на ръба на галактическия център. Източникът на това явление е по-трудно да се определи, признават изследователите, но може да е смесицата от магнитни полета близо до плътното ядро ​​на нашата галактика.

Например, плътни облаци от прах и газ близо до галактическия център могат да се срутят върху себе си, компресирайки магнитните полета там и създавайки бариера, устойчива на космически лъчи, предполага екипът в своя документ. Или може би звездните ветрове от безбройните звезди в галактическия център се отблъскват към морето на космическите лъчи, подобно на слънчевия вятър.

Необходими са по-нататъшни изследвания, за да се разбере какво точно се случва в странните дълбини на нашата галактика.

Huang, X., Yuan, Q. & Fan, YZ. A GeV-TeV particle component and the barrier of cosmic-ray sea in the Central Molecular Zone. Nat Commun 12, 6169 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-26436-z

Astronomers discover enormous 'barrier' separating the center of the Milky Way from the cosmic ray sea, Brandon Specktor, Live Science