• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
604
Открытия гамма-астрономии: «пузыри» в центре Млечного Пути – проделки темной материи?
Астрономия
Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

Открытия гамма-астрономии: «пузыри» в центре Млечного Пути – проделки темной материи?

Что общего между современными исследованиями неба в гамма-диапазоне и средневековым мореплаванием? Одно из самых интересных открытий гамма-астрономии произошло, как и открытие Америки, по принципу «искали одно, а нашли другое». В 2010 году группа ученых искала темную материю, которая, согласно теории, должна генерировать избыточное гамма-излучение, а обнаружила другое, не менее загадочное явление – два огромных газовых «пузыря», связанных с центром нашей Галактики.

Гамма-астрономия – это молодая и быстроразвивающаяся область знания. Объектом изучения является гамма-излучение, приходящее из космоса. А методы исследования – наблюдения с помощью наземных и космических инструментов и теоретические изыскания, пересекающиеся с исследованиями в области космологии и физики элементарных частиц. Ее основные научные задачи – объяснение происхождения космических лучей, исследование межгалактического пространства (наибольшее число из зарегистрированных гамма-источников – это активные ядра галактик) и квантовой гравитации, обнаружение и изучение потоков высокоэнергичных релятивистских частиц, а также косвенных свидетельств существования темной материи, которая может проявлять себя в виде «избытка» гамма-излучения.

Современные инструменты регистрируют гамма-излучение от объектов в большом диапазоне масштабов – от компактных источников типа нейтронных звезд и черных дыр с массой порядка солнечной до целых галактик и активных галактических ядер. Гамма-излучение охватывает широкий диапазон электромагнитного спектра от 100 кэВ (10⁵ эВ) до ультравысоких энергий (фактически его диапазон не ограничен сверху), но практически все основные результаты связаны с областью 0,02 до 300 ГэВ, в которой ведет наблюдения Космический гамма-телескоп "Ферми".

Анализируя данные, полученные с помощью телескопа "Ферми", трое ученых из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Кембридж, США) открыли огромные шарообразные структуры, простирающиеся на ~10 килопарсеков над и под центром Млечного Пути. Ученые искали темную материю, но нашли нечто совершенно иное.

Эти структуры, получившие название «пузыри Ферми», впоследствии исследовали другими телескопами, в частности Космическим телескопом "Хаббл", который получил данные о температуре и составе газа в пузырях и о скорости их расширения. Спектральные наблюдения выявили наличие кремния, углерода и алюминия; это говорит о том, что газ обогащен более сложными, чем гелий, элементами, рождающимися внутри звезд, и представляет собой остаточный продукт звездообразования.

Сейчас обсуждаются разные сценарии и механизмы происхождения «пузырей Ферми», однако одним из наиболее интересных вопросов является сама неожиданность их открытия. Почему никто не ожидал найти «пузыри» у Млечного Пути, хотя есть достаточно свидетельств их существования в других галактиках?

Авторы открытия отвечают на этот вопрос следующим образом. В центре галактик, у которых ранее были обнаружены подобные структуры, находятся черные дыры в сотни раз более массивные, чем черная дыра в центре нашей галактики. Поскольку существование пузырей связывали именно со сверхмассивными черными дырами в центрах галактик, то никто не ожидал такой же активности от нашей скромной черной дыры. Более того, пока никто не знает, лежат ли в основе «наших» пузырей и схожих структур в других галактиках одни и те же физические процессы. Чувствительность современных инструментов не позволяет зафиксировать гамма-излучение от пузырей в других галактиках, поэтому никто не может сказать, есть ли оно вообще. С другой стороны, энергия рентгеновского излучения в миллионы раз меньше, чем энергия гамма-лучей, что затрудняет сравнение рентгеновских портретов «чужих» пузырей с пузырями Ферми. Поэтому пока рано делать выводы о том, что эти структуры основаны на одних и тех же физических процессах.

Из лекции Бориса Штерна «Современная гамма-астрономия: квазары, нейтронные звезды, гамма-всплески», прочитанной на фестивале науки Eureka!Fest 18 сентября 2015 года в Новосибирске:

Астрономия со времeн наблюдения видимого света звeзд ушла далеко вперeд. Сейчас мы можем видеть небо в широком диапазоне длин волн. Например, в радиоволнах видны активные галактические ядра, в инфракрасных лучах мы видим структуру пылевых туманностей. Но одни из самых экзотических объектов Вселенной сейчас обнаруживаются в гамма-диапазоне световых лучей. Поэтому на околоземной орбите уже семь лет летает гамма-обсерватория Ферми, телескопы которой постоянно обследуют весь небосклон. Все полученные обсерваторией данные выкладываются в архив, доступ к которому свободный: каждый желающий может их скачать, обработать любым способом, а в итоге открыть что-нибудь новое и интересное. Например, если изобразить в небесных координатах зарегистрированные фотоны с энергией более 30 ГэВ точками, то можно увидеть квазары. Активный квазар испускает два противоположно направленных узеньких луча, и недавно открытые галактические пузыри по бокам Млечного Пути по своей сути – это, образно говоря, ископаемые струи квазара, который был в центре нашей галактики в начале еe формирования и на месте которого сейчас находится чeрная дыра. Борис Штерн в актовом зале СУНЦ НГУ

Возвращаясь к поиску темной материи, можно сказать, что она, как метко выразился Борис Штерн в своей книге «Прорыв за край мира», по-прежнему «старательно ускользает» от нас, в том числе и в гамма-диапазоне. Однако поиск «новой физики» продолжается, и есть захватывающая вероятность найти, пусть и парадоксальным образом, свидетельства существования темной материи в процессе изучения пузырей Ферми.

Подготовила Алла Кобкова

По материалам: Earth Sky, NASA.Gov

Подробнее об этом

Статьи

Материалы

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!

comments powered by HyperComments