Впервые в истории учёным удалось зафиксировать гамма-лучи с крайне высокой энергией, исходящие из середины галактики Млечный Путь. Исследователи из Национальной лаборатории Лос-Аламоса, а также их международные коллеги, обнаружили, что энергия этих гамма-лучей превышает 100 тераэлектронвольт, что существенно выше, чем всё, что наблюдалось до этого момента. Это важное открытие было осуществлено благодаря обсерватории High-Altitude Water Cherenkov (HAWC), расположенной в Мексике на высоте 13 000 футов над уровнем моря на вулкане Сьерра-Негра (Sierra Negra).
Как отметил Пэт Хардинг, физик и ведущий исследователь проекта от Министерства энергетики, эти находки дают возможность углублённо изучить центр Млечного Пути, открывая доселе невиданный уровень энергии. Он также подчеркнул, что данное исследование впервые подтверждает существование источника PeVatron, который производит гамма-излучение сверхвысокой энергии в области, называемой Галактическим центральным хребтом. Это говорит о том, что галактический центр является местом, где происходят одни из наиболее экстремальных физических событий во Вселенной.
На протяжении более чем семи лет обсерватория HAWC активно собирает данные, и за этот период учёным удалось зафиксировать около сотни гамма-событий с энергией, превышающей 100 тераэлектронвольт. Анализ, проведённый Сохьюном Каркароном и опубликованный в The Astrophysical Journal Letters, демонстрирует возможность изучения взаимодействия космических лучей с PeVatron и их сравнение с другими наблюдениями, предоставляя возможность точного понимания процессов излучения и положения в центре Млечного Пути.
PeVatron — это источник гамма-излучения сверхвысокой энергии, ускоряющий частицы до энергии, равной миллиону миллиардов электронвольт (ПэВ). В сравнении, это гораздо мощнее частиц света, исходящих из обычной электрической лампы. Протоны космических лучей, генерируемые PeVatron, движутся со скоростью, превышающей 99% скорости света, взаимодействуя с густым окружающим газом и формируя гамма-лучи с высочайшей энергией.
Несмотря на это, природа PeVatrons остаётся неразгаданной. Их энергия указывает на наличие одних из самых мощных явлений во Вселенной: разрушение звёзд, удары и излучательные эффекты при рождении звёзд, а также взаимодействие чёрных дыр.
HAWC представляет собой уникальный эксперимент, направленный на раскрытие относительно редкой гамма-активности сверхвысокой энергии, способной проходить межзвёздные расстояния и достигать Земли. На склонах вулкана Сьерра-Негра размещено 300 ёмкостей с водой, дно которых оборудовано фотоумножителями.
Когда высокоэнергетические частицы проникают в атмосферу Земли, они распадаются на широкие воздушные ливни частиц с более низкой энергией и двигаются по жидкости со скоростью, превышающей её фазовую скорость. Это явление порождает черенковское излучение, отдалённо похожее на звуковой удар.
Учёные провели анализ временного распределения частиц, которые были зарегистрированы в резервуарах, чтобы постичь характер энергетических процессов и подтвердить, что источником частиц являются гамма-лучи сверхвысокой энергии.
Эксперимент HAWC основан на инновациях, заложенных в эксперименте Milagro, первой гамма-обсерватории, располагавшейся в горах Джемес недалеко от Лос-Аламоса. В Milagro использовался резервуар объёмом 5 миллионов галлонов и 700 световых детекторов для регистрации частиц. Milagro собирала данные до 2008 года, после чего наблюдатели перенесли свои усилия в HAWC для более продуктивных исследований гамма-частиц.
Команда исследователей намерена углубить результаты, полученные в обсерватории HAWC, и определить точное местонахождение источника PeVatron через новый эксперимент — Southern Wide-field Gamma-ray Observatory, который строится в регионе пустыни Атакама в Чили.
Источник: iXBT
