Астрономы нашли возможный источник космических лучей

Ученые внимательно исследовали огромные пузыри из горячего газа, расположенные у центра галактики NGC 3079. Оказалось, что их излучение можно удовлетворительно объяснить, только предположив ускорение частиц до высоких энергий внутри этих структур. Результаты опубликованы в The Astrophysical Journal.

Как в Млечном Пути, так и в других галактиках наблюдаются специфические структуры из горячего газа, называемые сверхпузырями. В некоторых случаях они находятся непосредственно у центра галактики по обе стороны от диска. В случае Млечного Пути они получили называние пузырей Ферми. Считается, что такие образования порождены прошлой активностью центральной сверхмассивной черной дыры или мощной вспышкой звездообразования. В нашей Галактике данные структуры обладают огромным размером — более 10 килопарсек. Это говорит о том, что явившееся причиной их появления событие произошло достаточно давно.

В новой работе астрофизики исследовали похожие пузыри у галактики NGC 3079, расположенной на расстоянии около 20 мегапарсек. Их размер заметно скромнее, чем у пузырей Ферми: около 1,5 килопарсек у большего северо-восточного и 1,1 у меньшего юго-западного — что говорит об их молодости. Авторы воспользовались наблюдениями космического рентгеновского телескопа Chandra и данными в радиодиапазоне, полученными при помощи VLA. Оказалось, что меньший пузырь наблюдается в жестком рентгеновском диапазоне в виде протяженного источника специфической формы. Анализ ученых показывает, что ни рассеяние фотонов из центральной области галактики, ни вклад точечных источников, ни взаимодействие космических лучей с реликтовым излучением не могут объяснить данной особенности.

Согласно выводам астрофизиков, такой источник можно получить лишь в случае синхротронного излучения высокоэнергетических электронов в магнитном поле. Подходящие частицы не могут попасть в область жесткого рентгеновского излучения из галактического центра, так как в таком случае они бы потеряли слишком много энергии по дороге. Следовательно, они должны быть ускорены в самих протяженных структурах. Авторы предлагают правдоподобную модель возникновения ускорения частиц в подобных пузырях. По их предположению, по мере расширения горячего вещества пузырей на границе их соприкосновения с окружающей средой могут возникать ударные волны. Так как газ оказывается достаточно разогрет для перехода в состояние плазмы, то существующие магнитные поля окажутся вморожены в ударные волны. В такой ситуации частицы могут многократно «отражаться» от различных ударных волн, постепенно набирая энергию. Этот процесс называется механизмом Ферми.

В результате появляются частицы с энергией до 100 раз большей, чем способен создать Большой адронный коллайдер. Они могут быть компонентом космических лучей — потоков высокоэнергетических частиц, постоянно попадающих на Землю. На данный момент ученые затрудняются однозначно сказать о механизмах их ускорения и возможных источниках.

«Будущие глубокие радио- и рентгеновские наблюдения, аккуратные измерения и моделирования магнитного поля, а также теоретические вычисления различных сценариев развития сверхпузырей помогут лучше изучить избыток жесткого рентгеновского излучения юго-западного пузыря и лучше понять причину возникновения центральных галактических сверхпузырей», — пишут авторы в работе.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.