Светящийся шар, известный как "кокон", озадачил астрономов с момента его открытия в 2012 году.

Светящийся сгусток, известный как «кокон», который, похоже, находится внутри одного из огромных гамма-излучений из центра нашей галактики, называемых «пузырями Ферми», озадачивает астрономов с момента его обнаружения в 2012 году.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, астрономы, наблюдавшие явление, показали, что кокон вызван гамма-излучением, испускаемым быстро вращающимися экстремальными звездами, называемыми «миллисекундными пульсарами», расположенными в карликовой галактике Стрелец, которая вращается вокруг Млечного Пути. Хотя результаты проясняют загадку кокона, они также ставят крест на попытках поиска темной материи в любом гамма-излучении, которое она может испускать.

К счастью для жизни на Земле, наша атмосфера блокирует гамма-лучи. Это частицы света с энергией, более чем в миллион раз превышающей энергию фотонов, которые мы можем наблюдать глазами. Поскольку наш обзор с земли закрыт, ученые не имели представления о богатстве гамма-излучения до тех пор, пока в космос не были запущены приборы. Но, начиная со случайных открытий, сделанных спутниками Vela,которые были выведенными на орбиту в 1960-х годах для контроля за соблюдением запрета на ядерные испытания, это богатство раскрывается все больше и больше.

Самым современным гамма-прибором, работающим сегодня, является космический телескоп гамма-лучей Ферми, находящийся на орбите уже более десяти лет. Способность Ферми разрешать мелкие детали и обнаруживать слабые источники открыла ряд сюрпризов о нашем Млечном Пути и более широком космосе. Один из таких сюрпризов появился в 2010 году, вскоре после запуска Ферми: что-то в центре Млечного Пути надувает то, что выглядит как пара гигантских пузырей, излучающих гамма-лучи. Эти совершенно непредвиденные «пузыри Ферми» покрывают около 10% неба.

Главным подозреваемым источником пузырей является сверхмассивная черная дыра, обитающая в галактике. Этот гигант, в 4 миллиона раз массивнее Солнца, скрывается в галактическом ядре - области, из которой исходят пузыри.

Большинство галактик имеют в своих центрах такие гигантские черные дыры. В некоторых из них эти черные дыры активно поглощают материю. Питаясь таким образом, они одновременно извергают гигантские, извергающиеся «струи», видимые в электромагнитном спектре. Поэтому после обнаружения пузырей исследователи задались вопросом: можно ли найти «дымящийся пистолет», связывающий их со сверхмассивной черной дырой нашей Галактики? Вскоре появились предварительные доказательства: внутри каждого пузыря был намек на тонкую гамма-излучающую струю, направленную назад к галактическому центру.

Однако со временем и с получением дополнительных данных эта картина стала более туманной. Если в одном из пузырей струеподобная особенность была подтверждена, то в другом, похоже, джет испарился при тщательном изучении. Пузыри выглядели странно однобокими: один из них содержал вытянутое яркое пятно - «кокон» - без аналога в другом пузыре.

Недавняя работа в журнале Nature Astronomy представляет собой глубокое исследование природы «кокона». Примечательно, что эта структура не имеет никакого отношения к пузырям Ферми или, более того, и к сверхмассивной черной дыре Галактики.

Скорее, наблюдатели обнаружили, что «кокон» - это нечто совсем другое: гамма-лучи от карликовой галактики Стрелец, которая находится за южным пузырем, если смотреть с позиции Земли. Карлик Стрелец, названный так потому, что его небесное положение находится в созвездии Стрельца, является галактикой-спутником, вращающейся вокруг Млечного Пути. Она представляет собой остаток гораздо более крупной галактики, которую сильное гравитационное поле Млечного Пути буквально разорвало на части. Действительно, звезды, вырванные из карлика Стрельца, можно найти в «хвостах», которые обвивают все небо.

В Млечном Пути основным источником гамма-излучения являются высокоэнергетические частицы, называемые космическими лучами, которые сталкиваются с очень плотным газом между звездами. Однако этот процесс не может объяснить гамма-излучение, испускаемое карликом Стрельца. Он давно потерял свой газ в результате гравитационного преследования, которое увлекло за собой многие звезды.

Астрономы рассмотрели несколько вариантов, включая захватывающий вариант, что они являются признаком темной материи - невидимого вещества, известного только по гравитационному воздействию, которое, по их мнению, составляет большую часть Вселенной. К сожалению, форма кокона точно соответствует распределению видимых звезд, что исключает возможность происхождения темной материи. Так или иначе, звезды были ответственны за гамма-излучение. И все же: звезды карлика Стрельца старые и спокойные. Какой тогда источник среди такой популяции производит гамма-излучение?

Ученые убедились, что существует только одна возможность: быстро вращающиеся объекты, называемые «миллисекундными пульсарами». Это остатки определенных звезд, значительно более массивных, чем Солнце, которые также тесно вращаются вокруг другой звезды. При благоприятных обстоятельствах в таких бинарных системах образуется нейтронная звезда - объект, по массе примерно такой же, как Солнце, но в поперечнике всего около 20 км, - которая вращается сотни раз в секунду. Благодаря своему быстрому вращению и сильному магнитному полю, нейтронные звезды действуют как естественные ускорители частиц: они запускают в космос частицы с чрезвычайно высокой энергией. Эти частицы затем испускают гамма-лучи. Миллисекундные пульсары в карлике Стрельца и были конечным источником загадочного кокона.

Эти результаты проливают новый свет на миллисекундные пульсары как источники гамма-излучения в других старых звездных системах. В то же время они ставят крест на попытках найти доказательства существования темной материи с помощью наблюдений за другими галактиками-спутниками Млечного Пути; к сожалению, «фон» гамма-излучения от миллисекундных пульсаров в этих системах сильнее, чем предполагалось ранее. Таким образом, любой сигнал, который они производят, не может быть однозначно интерпретирован как сигнал темной материи. Охота за сигналами темной материи продолжается.

 

Комментарии

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии.

Читайте также