A galaktikus központ a rádióban és a röntgenben. (NASA/CXC/UMass/D. Wang et al./NRF/SARAO/MeerKAT) A Tejútrendszer közepe egy erőteljes részecskegyorsító – derült ki egy új kutatásból – de van néhány ismeretlen mechanizmus is, amely megakadályozza a kozmikus sugarak behatolását a központi molekuláris zónának nevezett hatalmas felhőbe.
Ez a felfedezés segíthet nekünk jobban megérteni a kozmikus sugarak eredetét – olyan részecskéket, mint a protonok és az atommagok, amelyek állandóan csaknem fénysebességgel áramlanak át az űrben.
A galaktikus központ egy rejtélyes zóna. Tisztességes elképzelésünk van arról, hogy mi van benne, de olyan sűrű a por, hogy nem tudjuk vizsgálni különböző hullámhosszokon, a lágy röntgensugárzástól a látható fényig. Ez korlátozza, hogy mit láthatunk és mit nem.
A csillagászok arra számítanak, hogy a galaktikus központ a kozmikus sugárzás fontos forrása. Ezek protonok és atommagok, amelyeket megfosztottak az elektronoktól, és erős mágneses mezők relativisztikus sebességre gyorsítottak fel. A galaktikus központban számos objektum található, amelyek kozmikus sugárzásgyorsítóként működhetnek: szupernóva-maradványok, nyomja meg szélködök és a Tejútrendszer szívében lévő szupermasszív lyuk, a Sagittarius A*.
A megfigyelési adatok és a modellezés szerint a kozmikus sugárzás eloszlásának a Tejútrendszerben egyenletesnek és többé-kevésbé egyenletesnek kell lennie. A kozmikus sugarak a gyorsítókból bukkannak elő, és a galaktikus mágneses térben terjednek, ahol valószínűleg lelassulnak és újra felgyorsulnak, ami a csillagászok által ún. kozmikus sugártenger .
A kozmikus sugarak felgyorsulásának és szállításának tanulmányozásához friss kozmikus sugarak forrására van szükség.
Szerencsére a kozmikus sugarak nagyon energikusak. Ez azt jelenti, hogy észlelni tudjuk őket a galaktikus központban, mivel ez az energiatartomány olyan korlátozott hullámhossz-tartományban termel fényt, amely áthatol a poron.
A kozmikus sugarak kölcsönhatásba léphetnek a csillagközi közeggel – a csillagok közötti térben körbefutó gázzal és porral –, és ez a kölcsönhatás nagy energiájú gamma-fotonokat hoz létre, a kozmikus sugárzás szülei energiájának körülbelül 10 százalékával.
Xiaoyuan Huang, a Kínai Tudományos Akadémia csillagásza vezetésével egy kutatócsoport a Tejútrendszer központi molekulafelhőjében lévő gammasugárzást vizsgálta a Fermi Large Area Telescope adatai alapján, abban a reményben, hogy megtalálják a friss kozmikus sugárzás forrásait.
Olyan gamma-sugarakat találtak, amelyek a várakozásoknak megfelelően arra utalnak, hogy a galaktikus központ egy nagy energiájú részecskegyorsító – vagy legalábbis valami a régióban az. De találtak valami igazán meglepőt is.
A csapat számításai szerint a központi molekulafelhőben a kozmikus sugarak sűrűsége kisebb, mint a kozmikus sugártenger sűrűsége. Ez valamiféle akadály jelenlétére utal, amely megakadályozza, hogy a kozmikus sugarak behatoljanak a központi molekulafelhőbe.
Hogy pontosan miből áll ez a gát, azt a jövőbeli kutatások tárgyává kell tenni, de számos érdekes lehetőség kínálkozik.
A molekuláris felhők bonyolult helyek. A felhő sűrűbb részeinek összeomlása a mágneses mezők összenyomódását eredményezheti; ez akadály lehet. Más is lehetne magnetohidrodinamikus turbulencia .
Itt a Naprendszerben a kozmikus sugarak moduláltak a napszél által . Lehetséges, hogy a galaktikus központban a galaktikus szél hasonló szerepet tölt be. A csapat kiszámította a kozmikus sugárzás sűrűségét galaktikus szél jelenlétében, és hasonló eredményt adott a gammasugárzás adatainak elemzése során.
A jelenség részletesebb feltárására irányuló jövőbeni munka segíthet kizárni néhány olyan mechanizmust, amely ezt okozhatja.
Emellett a galaktikus központ részletesebb, háromdimenziós modellezése segíthet jobban megvilágítani a kozmikus sugarak eredetét és szállítását a Tejútrendszerben – állítják a kutatók. Valójában mindig többet lehet találni odakint.
A kutatás ben jelent meg Nature Communications .