Загадка «Галактической стены» не позволяет космическим лучам попадать в центр нашей Галактики

Астрономы проанализировали свои наблюдения центральной молекулярной зоны в гамма-диапазоне и по наблюдаемой светимости оценили плотность энергии космических лучей в этом облаке. Оказалось, что внутри облака эта плотность в среднем заметно ниже по сравнению с окружающей внешней областью. Ученые отмечают, что это может указывать на физический барьер, не позволяющий космическим лучам проникать в галактический центр Млечного Пути.

Ученые нашли доказательства загадочного барьера в Млечном Пути

Неопределенности

На сегодняшний день не совсем понятно, где и как космические лучи в нашей галактике ускоряются до высоких энергий (и особенно до чрезвычайно высоких – около 10 ¹⁵ электрон-вольт). Есть много теоретических моделей, которые еще не получили надежного наблюдательного подтверждения.

Ускорение космических лучей

Для изучения механизмов ускорения космических лучей полезно искать области, в которых распределение космических лучей выделяется по сравнению со средним галактическим гладким квазистационарным фоном. В таких регионах должны быть ускорители космических лучей, которые снабжали окрестности порцией «свежих» лучей, не успевавших сливаться с установившимся фоном.

Благодаря этому из таких наблюдений можно получить более подробную информацию как о параметрах самого ускорителя, так и о распространении космических лучей в галактике, чем из обычного среднего фона.

Фокус исследования

Астрономы из Китайской академии наук сосредоточили свое внимание на центральной молекулярной зоне – плотном молекулярном облаке в центре Галактики, где, вероятно, будет расположен ускоритель (или ускорители) космических лучей высоких энергий. Исследователи проанализировали архивные наблюдения гамма-телескопа Ферми с 4 августа 2008 г. по 1 февраля 2020 г. в диапазоне энергий порядка 10 ⁹ -10 ¹² электрон-вольт и в направлении, соответствующем центру галактики.

Как ученые анализировали данные?

Чтобы проследить свойства космических лучей внутри и за пределами центральной молекулярной зоны, авторы разделили угловую карту на участки толщиной порядка 0,5 градуса и оценили наблюдаемые светимости каждого участка в гамма-диапазоне и массу газа внутри него. разделы. Воспользовавшись тем фактом, что гамма-излучение является результатом взаимодействия космических лучей с веществом, авторы рассчитали среднюю плотность энергии космических лучей (в соответствующем диапазоне энергий) на каждом из участков.

Полученные результаты

Оказалось, что плотность энергии космических лучей внутри центральной молекулярной зоны заметно отличается от плотности вне ее. По величине внутри облака значение плотности оказалось близким к измеренному в окрестности Солнца и до двух раз меньше, чем во внешней области на равных расстояниях от центра галактики.

С точки зрения поведения в космосе, плотность энергии на краях облака была примерно вдвое меньше, чем в его центре, в то время как в окружающей материи вне облака плотность практически не зависела от расстояния до центра галактики.

Есть ли преграда в центре Млечного Пути?

По мнению астрономов, такая картина может указывать на физический механизм, такой как барьер, который предотвращает проникновение космических лучей в центральную молекулярную зону Млечного Пути – например, благоприятную конфигурацию магнитного поля на краях облака. Если в будущем предположение авторов подтвердится, то такая изоляция облака может помочь более детально изучить конструкцию предполагаемых ускорителей космических лучей внутри него.