Вселенная наполнена загадками и тайнами, которые не дают покоя ученым. Одна из них расположена в нашей родной галактике. Сегодня поговорим о таинственных пузырях Ферми, чье поведение и природа вызывают множество вопросов.
В 2010 году исследователи использовали космический телескоп гамма-излучений Ферми, с помощью которого нашли два необычных пузыря. Эти гигантские сгустки сконцентрировались в ядре Млечного Пути. Однако они необычны, так как простираются выше и ниже плоскости галактики, а не вдоль рукавов. Причем это гигантские структуры, вытягивающиеся на 25000 световых лет.
Ученые все еще не могут понять, что это такое и почему излучают огромное количество высокоэнергетических лучей. А совсем недавно пузыри Ферми подбросили новую загадку. Нейтринная обсерватория IceCube, расположенная на антарктической станции Амундсен-Скотт, зафиксировала в пузырях 10 сверхэнергетических нейтрино. Это сильный намек на то, что внутри пузырей происходят какие-то невероятные субатомные процессы.
Раскаленные газовые пузыри
Не думайте, что так легко раздуть гигантские газовые пузыри в космическом пространстве. На это уходит невероятное количество энергии. Типичной галактике будет сложно выдуть горячий газ на удаленность в 25000 световых лет. Подсказку к природе пузырей Ферми может дать их расположение.
Дело в том, что конструкции выдуваются над и под галактическим центром. Именно поэтому ученые подозревают, что в этом процессе активное участие может принимать наша сверхмассивная черная дыра Стрелец А*.
Возможно, миллионы лет назад Стрелец А* плотно пообедала чем-то крупным. Но падающий материал нагрелся, развернулся в сложном потоке электрических и магнитных сил, и умудрился вырваться из объятий горизонта событий, так и не оказавшись на обеденном столе у сверхмассивной черной дыры.
Выброшенный материал, по сути, выкарабкался из галактического центра и выстрелил в виде струй, разогнавшись почти до скорости света. И сегодня мы наблюдаем, как эти выброшенные частицы растеклись в виде пузырей, сохранив свое энергетическое состояние.
Или же к сверхмассивной черной дыре приблизилась звезда, которую разорвали на мелкие части. В этом процессе высвободилось большое количество гравитационной энергии, что породило два масштабных пузыря. Или же Стрелец А* вообще не имеет к этому никакого отношения, а винить стоит десятки и сотни плотно расположенных звезд возле галактического ядра.
Возможно, ни один из этих вариантов не отображает реальность, и исследователи бродят в потемках. Но пузыри Ферми как-то появились и нам хочется понять механизм и уникальность данного явления.
Гамма и нейтрино
Конечно, вы не сможете увидеть пузыри Ферми в прямом обзоре. Это горячие структуры, но газ слишком тонкий, из-за чего практически не отображается в обзорах. Но внутри находится нечто, позволяющее формировать наиболее высокоэнергетический тип света – гамма-излучение.
Есть подозрение, что в процессе участвуют космические лучи. По сути, это электроны и некоторые более тяжелые элементы. Порой космические лучи контактируют, выпуская нейтрино. Это почти лишенная массивности частица, контактирующая с другими частицами через слабую ядерную силу (почти никогда не взаимодействует с обычной материей).
В обсерватории IceCube для поиска нейтрино используют кубический километр чистого антарктического водяного льда. Периодически нейтрино проходят через лед и контактируют с молекулой воды. За счет этого формируется цепная реакция, приводящая к потоку более известных частиц и яркой световой вспышке.
IceCube – не самый лучший вариант для точного определения того, откуда прибыли нейтрино. Но этой обсерватории удалось найти 10 таких событий, поступающих от двух загадочных пузырей Ферми. Совпадение?
Масштабная головоломка
Итак, можно предположить, что есть какой-то таинственный процесс, который создает экзотические нейтрино внутри пузырей Ферми. Или же это всего лишь совпадение, а нейтрино приходят из отдаленной части Вселенной, проходят через пузыри и сбивают с толку нашу обсерваторию IceCube.
Недавно исследователи пытались разобраться в этом вопросе, изучив три сценария. В первом протоны внутри пузырей периодически сталкиваются, создавая пионы – экзотические частицы, быстро распадающиеся в гамма-лучи.
Во втором варианте поток высокоэнергических электронов контактирует с реликтовым излучением, переводя некоторые фотоны в гамма-лучи. В третьем варианте ударные волны на внешних краях пузырей используют магнитные поля, которые разгоняют местные частицы до больших скоростей, заставляя их высвобождать космические лучи.
К сожалению, пока ни один из вариантов (или их комбинация) не соответствуют всем наблюдениям. Поэтому ученые все еще не понимают, что же создает пузыри Ферми и почему те начали высвобождать гамма-лучи. Так что остается и дальше собирать данные и отбрасывать гипотезы, пока не придем к приемлемой истине. Ну а вы теперь знаете, что наша галактика не так проста, как может показаться.