Ένα μυστηριώδες φράγμα στο κέντρο του Γαλαξία μας. Astronomers discover enormous 'barrier' separating the center of the Milky Way from the cosmic ray sea

Καλλιτεχνική απεικόνιση του κέντρου του γαλαξία μας, χρησιμοποιώντας δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμα Fermi. Something is keeping the universe's fastest-moving particles from entering the center of our galaxy. An artist's impression of the Milky Way's center, using data from the Fermi Gamma-Ray Space Telescope. (Image credit: NASA Goddard)

Το κέντρο του Γαλαξία μας μπορεί να είναι ακόμη πιο παράξενο από ό,τι πίστευαν οι αστρονόμοι, σύμφωνα με μια νέα μελέτη. Μια ομάδα ερευνητών από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών στη Ναντζίνγκ, ερεύνησε έναν χάρτη ραδιενεργών ακτίνων γάμμα, τη μορφή φωτός με τη μεγαλύτερη ενέργεια στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Η μορφή αυτή μπορεί να προκύψει όταν σωματίδια εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας που ονομάζονται κοσμικές ακτίνες, συγκρούονται με τη συνηθισμένη ύλη.

Ο χάρτης αποκάλυψε ότι κάτι κοντά στο κέντρο του γαλαξία μας φαίνεται να επιταχύνει τα σωματίδια σε εκπληκτικές ταχύτητες – παρόμοια με την ταχύτητα του φωτός – και να δημιουργεί μια αφθονία κοσμικών ακτίνων και ακτίνων γάμμα ακριβώς έξω από το γαλαξιακό κέντρο. Ωστόσο, ακόμη και όταν το γαλαξιακό κέντρο εκτοξεύει μια συνεχή καταιγίδα ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας στο διάστημα, κάτι κοντά στον πυρήνα του Γαλαξία μας, εμποδίζει την είσοδο μεγάλου μέρους των κοσμικών ακτίνων από άλλα μέρη του σύμπαντος, ανέφερε η ομάδα σε άρθρο που δημοσίευσε στο περιοδικό «Nature Communications».

Οι ερευνητές περιέγραψαν το φαινόμενο ως ένα αόρατο «φράγμα» που τυλίγεται γύρω από το γαλαξιακό κέντρο και διατηρεί την πυκνότητα των κοσμικών ακτίνων σημαντικά χαμηλότερη από το βασικό επίπεδο που παρατηρείται σε όλο τον υπόλοιπο γαλαξία μας. Με άλλα λόγια, οι κοσμικές ακτίνες μπορούν να βγουν από το γαλαξιακό κέντρο, αλλά δυσκολεύονται να μπουν μέσα.

Πώς λειτουργεί αυτό το κοσμικό φράγμα, ή γιατί υπάρχει, παραμένει ένα μυστήριο.

Το κέντρο του γαλαξία μας βρίσκεται σε απόσταση περίπου 26.000 ετών φωτός από τη Γη, στον αστερισμό του Τοξότη. Είναι ένα πυκνό και γεμάτο σκόνη μέρος, που περιέχει πάνω από 1 εκατομμύριο φορές περισσότερα αστέρια ανά έτος φωτός από ό,τι ολόκληρο το ηλιακό σύστημα – όλα τυλιγμένα γύρω από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα με περίπου 4 εκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου.

This image zooms in the supermassive black hole Sagittarius A*. It is at the center of the Milky Way galaxy. Credit: NASA

Οι επιστήμονες υποψιάζονται εδώ και καιρό ότι αυτή η μαύρη τρύπα, που ονομάζεται Τοξότης Α*, ή ίσως κάποιο άλλο αντικείμενο στο γαλαξιακό κέντρο, επιταχύνει πρωτόνια και ηλεκτρόνια σε ταχύτητα σχεδόν παρόμοια με αυτή του φωτός, δημιουργώντας κοσμικές ακτίνες που διαχέονται σε όλο τον γαλαξία μας και συνεχίζουν στο διαγαλαξιακό διάστημα. Αυτές οι ακτίνες διαδίδονται μέσα από τα μαγνητικά πεδία του γαλαξία μας, δημιουργώντας έναν ωκεανό σωματιδίων υψηλής ενέργειας που έχει περίπου την ίδια πυκνότητα σε ολόκληρο τον Γαλαξία μας και τον οποίο οι επιστήμονες ονομάζουν «θάλασσα κοσμικών ακτίνων».

Στη νέα τους μελέτη, οι ερευνητές συνέκριναν την πυκνότητα των κοσμικών ακτίνων σε αυτή τη «θάλασσα», με την πυκνότητα των κοσμικών ακτίνων εντός του γαλαξιακού κέντρου. Οι συγκεκριμένες ακτίνες δεν είναι άμεσα ορατές, αλλά οι επιστήμονες μπορούν να τις βρουν στους χάρτες ακτίνων γάμμα του διαστήματος, οι οποίοι ουσιαστικά δείχνουν τα σημεία όπου οι κοσμικές ακτίνες έχουν συγκρουστεί με άλλους τύπους ύλης.

Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το τηλεσκόπιο Fermi Large Area Telescope, η ομάδα επιβεβαίωσε ότι κάτι στο γαλαξιακό κέντρο λειτουργεί όντως ως ένας γιγάντιος επιταχυντής σωματιδίων, εκτοξεύοντας κοσμικές ακτίνες στον γαλαξία. Θα μπορούσε να είναι ο Τοξότης Α*, καθώς οι μαύρες τρύπες θεωρητικά μπορούν να εκτοξεύσουν ορισμένα σωματίδια στο διάστημα, ακόμη και όταν καταβροχθίζουν οτιδήποτε βρίσκεται γύρω τους.

A NASA illustration of a cosmic ray path. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center

Ο χάρτης αποκάλυψε επίσης το μυστηριώδες «φράγμα», ένα σαφές σημείο όπου η πυκνότητα των κοσμικών ακτίνων μειώνεται σημαντικά στην άκρη του γαλαξιακού κέντρου. Η πηγή αυτού του φαινομένου είναι πιο δύσκολο να εντοπιστεί, είπαν οι ερευνητές, αλλά μπορεί να αφορά το συνονθύλευμα των μαγνητικών πεδίων κοντά στον πυκνό πυρήνα του γαλαξία μας. Για παράδειγμα, πυκνά νέφη σκόνης και αερίων κοντά στο γαλαξιακό κέντρο μπορεί να συμπιέζουν τα μαγνητικά πεδία εκεί, δημιουργώντας ένα φράγμα ανθεκτικό στις κοσμικές ακτίνες, πρότεινε η ομάδα στην έρευνά της.

Αυτό που είναι σίγουρο πάντως, είναι ότι απαιτείται περαιτέρω έρευνα για να καταλάβουν οι επιστήμονες τι ακριβώς συμβαίνει στα παράξενα βάθη του γαλαξία μας.

Πηγές:  Nature Communications - https://www.livescience.com/milky-way-center-cosmic-ray-barrier?utm_source=notification - https://www.inverse.com/science/barrier-in-the-center-of-the-milky-way - https://www.ertnews.gr/eidiseis/epistimi/astronomoi-anakalypsan-ena-terastio-fragma-sto-kentro-toy-galaxia-mas/