El Observatorio de la Montaña Púrpura descubrió que hay un acelerador de partículas de alta energía en el centro de la Vía Láctea.
El artículo relevante fue publicado en la revista académica de renombre internacional "Nature Communications" el 11.9 hora local. Los autores del artículo son Huang Xiaoyuan y He Fan, investigadores del Observatorio de la Montaña Púrpura de la Academia de Ciencias de China.
Huang Xiaoyuan señaló que los rayos cósmicos son también las partículas mensajeras más conocidas, además de las ondas electromagnéticas, y nos aportan mucha información fuera del sistema solar. El estudio de los rayos cósmicos también es extremadamente importante para la detección indirecta de materia oscura, lo que puede conducir a una nueva física.
Los rayos cósmicos son partículas de alta energía que se originan fuera del sistema solar y que eventualmente llegarán a la Tierra. Anteriormente se pensaba que los rayos cósmicos de la Vía Láctea se distribuían en la Vía Láctea en una forma de "mar" relativamente suave.
Específicamente, los rayos cósmicos en la Vía Láctea pueden ser acelerados por ondas de choque de restos de supernovas o vientos estelares de estrellas masivas. Estas partículas relativistas cargadas se difundirán luego en el campo magnético galáctico y pueden sufrir procesos de reaceleración, convección, colisión y fragmentación, y pérdida de energía, lo que en última instancia dará como resultado un "mar" de rayos cósmicos en un estado aproximadamente estable a gran escala con una distribución espacial relativamente suave, sin mutaciones.
Sin embargo, persisten algunas incertidumbres sobre el origen de la aceleración de los rayos cósmicos.
"En la Vía Láctea, generalmente se cree que los restos de supernovas son buenos candidatos para fuentes de aceleración, pero los estudios teóricos creen que es más difícil que los restos de supernovas aceleren los rayos cósmicos a PeV. Debido a la colisión de rayos cósmicos rayos con el medio interestelar, pueden producir rayos gamma, por lo que los rayos gamma pueden usarse para estudiar las propiedades de las fuentes de rayos cósmicos", dijo Huang Xiaoyuan.
Sin embargo, para comprender los rayos cósmicos de energía extremadamente alta (TeV-PeV), es necesario explorar más a fondo los diferentes componentes de emisión de la zona molecular central (CMZ).
Huang Xiaoyuan y sus colegas volvieron a analizar los datos de la CMZ galáctica del Telescopio de Campo Grande Fermi e identificaron un componente de rayos cósmicos GeV-TeV (un componente de baja energía de las primeras fuentes de TeV-PeV). Los autores creen que esto respalda la idea de disponer de aceleradores de partículas de alta energía en los centros de las galaxias. Los autores también descubrieron que la densidad de energía estimada de los rayos cósmicos CMZ es menor que la del componente "mar" de los rayos cósmicos. Creen que esto indica una barrera que impide que las partículas penetren en el mar de rayos cósmicos hacia la CMZ.
"En 2016, el equipo experimental de Hess analizó la radiación difusa de rayos gamma en el área cercana a Yinxin y sugirió que la actividad pasada del agujero negro de Yinxin podría haber acelerado los rayos cósmicos y acelerarlos a PeV. Esto Es la primera posible fuente de rayos cósmicos PeV descubierta por los humanos", afirmó Huang Xiaoyuan. La fuente de la aceleración probablemente esté relacionada con la actividad del agujero negro supermasivo con un núcleo de plata.
Espectro de energía gamma de la radiación de rayos cósmicos acelerada por un núcleo de plata
En este estudio publicado, el equipo de investigación utilizó datos de rayos gamma del satélite Fermi para analizar la distribución del espectro de energía y el espacio. El aspecto de distribución confirma la existencia de un acelerador de rayos cósmicos con núcleo de plata a menor energía. El equipo demostró una contraparte de baja energía del acelerador PeV descubierto por Hess et al.
"Además, también nos sorprendió descubrir que el fondo difuso de rayos cósmicos en la Vía Láctea está bloqueado y no puede extenderse al área cercana al centro galáctico. Por lo tanto, los rayos cósmicos cerca del centro galáctico son causado principalmente por las actividades pasadas del centro galáctico, compuesto por rayos cósmicos acelerados", dijo Huang Xiaoyuan.
El equipo de investigación descubrió que la densidad de energía de los rayos cósmicos en la región de la nube molecular central cerca del centro de la Vía Láctea es menor que la del "océano" de rayos cósmicos fuera de la nube cuántica. Esto significa que la nube molecular central impide que las partículas de alta energía del "océano" de rayos cósmicos penetren en la zona. La razón física puede ser que el campo magnético en la nube molecular es más fuerte, lo que protege las partículas de rayos cósmicos de la nube molecular.
En nuestro sistema solar se ha observado un efecto de protección magnética similar, concretamente el efecto de modulación solar de los rayos cósmicos. Nuestra galaxia en su conjunto también se parece a una barrera de este tipo, que mantiene alejados los rayos cósmicos de baja energía.
El equipo de investigación concluyó que el futuro modelado 3D del centro galáctico puede ayudarnos a comprender el origen de los rayos cósmicos y su propagación en el centro galáctico.
Revisión: Zhang Yan