En illustration av NASA:s rymdteleskop Fermi Gamma-ray som kretsar kring jorden. Upphovsman:NASA:s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
En kombinerad analys av data från NASA:s rymdteleskop Fermi Gamma-ray och High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), ett markbaserat observatorium i Namibia, föreslår att mitten av vårt Vintergatan innehåller en "fälla" som koncentrerar några av de kosmiska strålarna med högsta energi, bland de snabbaste partiklarna i galaxen.
"Våra resultat tyder på att de flesta av de kosmiska strålarna som befolkar den innersta delen av vår galax, och särskilt de mest energiska, produceras i aktiva områden bortom det galaktiska centrumet och saktas senare ner där genom interaktioner med gasmoln, "sa huvudförfattaren Daniele Gaggero vid University of Amsterdam." Dessa interaktioner producerar mycket av gammastrålningsemissionen som observerats av Fermi och H.E.S.S. "
Kosmiska strålar är partiklar med hög energi som rör sig genom rymden med nästan ljusets hastighet. Ungefär 90 procent är protoner, med elektroner och kärnorna i olika atomer som utgör resten. På deras resa över galaxen, dessa elektriskt laddade partiklar påverkas av magnetfält, som förändrar deras vägar och gör det omöjligt att veta var de kommer från.
Men astronomer kan lära sig om dessa kosmiska strålar när de interagerar med materia och avger gammastrålar, ljusets högsta energiform.
I mars 2016, forskare med H.E.S.S. Samarbete rapporterade gammastrålningsbevis för den extrema aktiviteten i det galaktiska centrumet. Teamet hittade en diffus glöd av gammastrålar som nådde nästan 50 biljoner elektronvolt (TeV). Det är ungefär 50 gånger större än gammastrålningsenergierna som observerats av Fermis Large Area Telescope (LAT). För att sätta dessa siffror i perspektiv, energin för synligt ljus varierar från cirka 2 till 3 elektronvolt.
Fermi -rymdfarkosten detekterar gammastrålning när de kommer in i LAT. På marken, H.E.S.S. detekterar utsläpp när atmosfären absorberar gammastrålar, som utlöser en kaskad av partiklar som resulterar i en blixt av blått ljus.
De fem teleskopen i High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), ligger i Namibia, fånga svaga blixtar som uppstår när ultrahög energi gammastrålar absorberas i den övre atmosfären. En ny studie av det galaktiska centrumet kombinerar observationer med hög energi från H.E.S.S. med data från lägre energi från NASA:s rymdteleskop Fermi Gamma-ray för att visa att några av de snabbaste partiklarna fastnar där. Upphovsman:H.E.S.S., MPIK/Christian Foehr
I en ny analys, publicerad 17 juli i tidningen Fysiska granskningsbrev , ett internationellt team av forskare kombinerade LAT-data med låg energi och hög energi H.E.S.S. observationer. Resultatet var ett kontinuerligt gammastrålningsspektrum som beskriver det galaktiska centrumets utsläpp över ett tusenfaldigt energispann.
"När vi väl dragit bort ljuspunktskällor, vi hittade god överenskommelse mellan LAT och H.E.S.S. data, vilket var något överraskande på grund av de olika energifönstren och observationsteknikerna som används, "sa medförfattaren Marco Taoso vid Institute of Theoretical Physics i Madrid och Italiens nationella institut för kärnfysik (INFN) i Turin.
Denna överenskommelse indikerar att samma befolkning av kosmiska strålar - mestadels protoner - som finns i resten av galaxen är ansvarig för gammastrålning som observerats från det galaktiska centrumet. Men den högsta energiandelen av dessa partiklar, de som når 1, 000 TeV, rör sig mindre effektivt genom regionen än de gör överallt i galaxen. Detta resulterar i en gammastrålning som sträcker sig till de högsta energierna H.E.S.S. observerade.
"De mest energiska kosmiska strålarna tillbringar mer tid i den centrala delen av galaxen än tidigare trott, så de gör ett starkare intryck i gammastrålning, "sa medförfattaren Alfredo Urbano vid European Organization for Nuclear Research (CERN) i Genève och INFN Trieste.
Denna effekt ingår inte i konventionella modeller för hur kosmiska strålar rör sig genom galaxen. Men forskarna visar att simuleringar som innehåller denna förändring visar ännu bättre överensstämmelse med Fermi -data.
"Samma jävla partikelkollisioner som är ansvariga för att producera dessa gammastrålar bör också producera neutrinoer, den snabbaste, lättaste och minst förstådda grundpartiklar, "sa medförfattaren Antonio Marinelli från INFN Pisa. Neutrinoer reser direkt till oss från sina källor eftersom de knappt interagerar med annan materia och för att de inte bär någon elektrisk laddning, så magnetfält påverkar dem inte.
"Experiment som IceCube i Antarktis upptäcker neutrinoer med hög energi utanför vårt solsystem, men att hitta deras källor är mycket svårare, sa Regina Caputo, en Fermi -gruppmedlem vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, som inte var inblandad i studien. "Fynden från Fermi och H.E.S.S. tyder på att det galaktiska centrumet kan detekteras som en stark neutrino -källa inom en snar framtid, och det är väldigt spännande. "
