Существует таинственный барьер, не позволяющий космическим лучам проникнуть в центр Галактики

Новое исследование показало, что центр Млечного Пути — это мощный ускоритель частиц, но есть также некий неизвестный барьер, блокирующий проникновение космических лучей в огромное облако, называемое центральной молекулярной зоной.

Это открытие может помочь нам лучше понять происхождение космических лучей — таких частиц, как протоны и атомные ядра, которые постоянно движутся в пространстве почти со скоростью света.

Галактический центр — это зона тайн. У нас есть неплохое представление о том, что там внутри, но оно настолько покрыто пылью, что мы не можем изучать его в диапазоне длин волн, от мягких рентгеновских лучей до видимого света. Это наложило некоторые ограничения на то, что мы можем и чего не можем видеть.

Астрономы ожидают, что центр Галактики является важным источником космических лучей. Это протоны и ядра, лишенные электронов и ускоренные до релятивистских скоростей мощными магнитными полями. В центре Галактики есть ряд объектов, которые могут действовать как ускорители космических лучей: остатки сверхновых, туманности, пульсарные ветра и сверхмассивная черная дыра в сердце Млечного Пути, Стрелец A*.

Согласно данным наблюдений и моделирования, распределение космических лучей по Млечному Пути должно быть плавным и более или менее устойчивым.

Чтобы изучить, как космические лучи ускоряются и переносятся, необходимо определить их источник.

К счастью, космические лучи очень энергичны. Это означает, что мы можем обнаружить их в центре Галактики, потому что этот энергетический диапазон производит свет в ограниченном диапазоне длин волн, который проникает в пыль.

Космические лучи могут взаимодействовать с межзвездной средой — газом и пылью, которые витают в пространстве между звездами, — и это взаимодействие, в свою очередь, порождает высокоэнергетические гамма-фотоны, составляющие около 10 процентов энергии их исходных космических лучей.

Согласно расчетам ученых, плотность космических лучей в центральном молекулярном облаке ниже плотности остальных космических лучей. Это говорит о наличии некоего барьера, не позволяющего космическим лучам проникать в центральное молекулярное облако.

Чем именно является этот барьер, должно стать предметом будущих исследований, но есть несколько интересных возможностей.

Молекулярные облака — сложные места. Коллапс более плотных частей облака может привести к сжатию магнитных полей; это может стать препятствием. Или это может быть магнитогидродинамическая турбулентность.

Исследование опубликовано в Nature Communications.