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.
