Mūsų galaktikos centre užfiksuoti itin energingi kosminiai spinduliai. Sklinda iš nežinomų šaltinių

Sąveikaudami su aplinkinėmis dujomis, jie sukuria gama spindulius, kurių dalis pasiekia ir Žemę. Dabar pristatyti ilgamečių stebėjimų duomenys rodo, kad regionas aplink juodąją skylę kuria netgi energingesnius kosminius spindulius, nei ji pati.

Septynerius metus trukusių stebėjimų duomenys surinkti specialiu detektoriumi HAWC, įrengtu aukštai kalnuose Meksikoje. Jį sudaro 300 nebenaudojamų siloso bokštų, kurie užpildyti vandeniu. Žemės atmosferą pasiekę labai energingi gama spinduliai susiduria su atmosferos atomais ir sukuria daugybę kitų energingų dalelių.

Patekusios į HAWC vandens talpą, jos juda didesniu greičiu, nei šviesa vandenyje, todėl ima skleisti specifinę mėlyną Čerenkovo spinduliuotę. Tai yra praktiškai vienintelis būdas nagrinėti gama spindulius, energingesnius nei maždaug 20 teraelektronvoltų (TeV).

Teraelektronvoltas (TeV) yra lygus trilijonui elektronvoltų (eV); Didysis hadronų greitintuvas gali pasiekti maždaug 14 TeV dalelių energiją, o protono ir neutrono rimties masė atitinka truputį mažiau nei 1 GeV – t. y. mažiau nei vieną tūkstantąją TeV dalį. Aukštesnės energijos dalelės pasitaiko rečiau, nei žemesnės, tad norint tirti energingiausius spindulius, reikia ilgesnių stebėjimų irba didesnių detektorių.

Naujajame tyrime pristatomų duomenų pakako aptikti net ir 200 teraelektronvoltų energijos gama spindulius, kuriuos sukuria petaelektronvoltų (tūkstančių TeV) energijos kosminiai spinduliai.

Gauti rezultatai rodo, kad iš paties galaktikos centro sklindančių kosminių spindulių energija yra pasiskirsčiusi pagal laipsninę funkciją, kuri tęsiasi iki pat aukščiausių išmatuojamų energijų. Kai kurių šaltinių skleidžiamų spindulių energijos spektras laipsnine funkcija pasižymi tik tam tikrame intervale, o aukštesnių energijų spindulių sutinkama daug rečiau, tarsi spektras būtų „nukirptas“. Pavyzdžiui, pačios juodosios skylės skleidžiami gama spinduliai nukerpami virš maždaug 10 TeV energijos.

Greta juodosios skylės esanti supernovos liekana, vadinama Arka, taip pat skleidžia gama spindulius. Jų spektras yra laipsninis, kaip ir viso HAWC matomo šaltinio, bet gerokai silpnesnis. Silpnesnė yra ir Šaulio A* spinduliuotė, taigi net atėmus abiejų šaltinių indėlį, bendras kosminių spindulių intensyvumas, sklindantis iš nežinomų šaltinių Galaktikos centro aplinkoje, lieka beveik nepakitęs.

Kokie procesai ten kuria petaelektronvoltų eilės kosminius spindulius, atsakymo kol kas nėra. Tolesni stebėjimai ir nauji detektoriai padės tiksliau identifikuoti šaltinių padėtį ir susieti juos su objektais Paukščių Tako centre, o gal netgi tarp centro ir mūsų.

Tyrimo rezultatai publikuojami žurnale „The Astrophysical Journal Letters“.