Een gecombineerde analyse van gegevens van NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope en het High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.), een observatorium op de grond in Namibië, suggereert dat het centrum van onze Melkweg een "val" bevat die enkele van de hoogste energetische kosmische stralen concentreert, behoren tot de snelste deeltjes in de melkweg.

"Onze resultaten suggereren dat de meeste kosmische stralen die het binnenste gebied van onze melkweg bevolken, en vooral de meest energieke, worden geproduceerd in actieve gebieden buiten het galactische centrum en daar later vertraagd door interactie met gaswolken, "Zei hoofdauteur Daniele Gaggero van de Universiteit van Amsterdam. "Die interacties produceren veel van de gammastraling die wordt waargenomen door Fermi en H.E.S.S."

Kosmische stralen zijn hoogenergetische deeltjes die met bijna de lichtsnelheid door de ruimte bewegen. Ongeveer 90 procent zijn protonen, met elektronen en de kernen van verschillende atomen die de rest vormen. Op hun reis door de melkweg, deze elektrisch geladen deeltjes worden beïnvloed door magnetische velden, die hun paden veranderen en het onmogelijk maken om te weten waar ze vandaan komen.

Maar astronomen kunnen deze kosmische straling leren kennen als ze in wisselwerking staan ​​met materie en gammastraling uitzenden. de hoogste energievorm van licht.

In maart 2016, wetenschappers met de H.E.S.S. Samenwerking meldde gammastraling bewijs van de extreme activiteit in het galactische centrum. Het team vond een diffuse gloed van gammastralen die bijna 50 biljoen elektronvolt (TeV) bereikte. Dat is ongeveer 50 keer groter dan de gammastraling die wordt waargenomen door Fermi's Large Area Telescope (LAT). Om deze cijfers in perspectief te plaatsen, de energie van zichtbaar licht varieert van ongeveer 2 tot 3 elektronvolt.

Het Fermi-ruimtevaartuig detecteert gammastralen wanneer ze de LAT binnenkomen. Op de grond, H.E.S.S. detecteert de emissie wanneer de atmosfeer gammastralen absorbeert, die een cascade van deeltjes veroorzaakt, resulterend in een flits van blauw licht.

In een nieuwe analyse gepubliceerd op 17 juli in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , een internationaal team van wetenschappers combineerde laag-energetische LAT-gegevens met hoog-energetische H.E.S.S. waarnemingen. Het resultaat was een continu gammastralingsspectrum dat de emissie van het galactische centrum over een duizendvoudige spanwijdte van energie beschrijft.

"Toen we heldere puntbronnen aftrokken, vonden we een goede overeenkomst tussen de LAT en H.E.S.S. gegevens, wat enigszins verrassend was vanwege de verschillende energievensters en gebruikte observatietechnieken, " zei co-auteur Marco Taoso van het Instituut voor Theoretische Fysica in Madrid en het Italiaanse Nationale Instituut voor Kernfysica (INFN) in Turijn.

Deze overeenkomst geeft aan dat dezelfde populatie kosmische straling - voornamelijk protonen - die in de rest van de melkweg wordt aangetroffen, verantwoordelijk is voor gammastraling die vanuit het galactische centrum wordt waargenomen. Maar het hoogste energieaandeel van deze deeltjes, degenen die 1 bereiken 000 TeV, minder efficiënt door het gebied bewegen dan overal elders in de melkweg. Dit resulteert in een gammastraling die zich uitstrekt tot de hoogste energieën van H.E.S.S. opgemerkt.

"De meest energetische kosmische stralen brengen meer tijd door in het centrale deel van de melkweg dan eerder werd gedacht, zodat ze een sterkere indruk maken in gammastraling, " zei co-auteur Alfredo Urbano bij de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek (CERN) in Genève en INFN Triëst.

Dit effect is niet opgenomen in conventionele modellen van hoe kosmische straling door de melkweg beweegt. Maar de onderzoekers laten zien dat simulaties waarin deze verandering is verwerkt, nog beter overeenkomen met Fermi-gegevens.

"Dezelfde halsbrekende deeltjesbotsingen die verantwoordelijk zijn voor het produceren van deze gammastralen, zouden ook neutrino's moeten produceren, de snelste, lichtste en minst begrepen fundamentele deeltjes, " zei co-auteur Antonio Marinelli van INFN Pisa. Neutrino's reizen rechtstreeks naar ons vanuit hun bronnen omdat ze nauwelijks interactie hebben met andere materie en omdat ze geen elektrische lading dragen, dus magnetische velden beïnvloeden ze niet.

"Experimenten zoals IceCube op Antarctica detecteren hoogenergetische neutrino's van buiten ons zonnestelsel, maar het lokaliseren van hun bronnen is veel moeilijker, " zei Regina Caputo, een Fermi-teamlid bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, die niet bij het onderzoek betrokken was. "De bevindingen van Fermi en H.E.S.S. suggereren dat het galactische centrum in de nabije toekomst kan worden gedetecteerd als een sterke neutrinobron, en dat is heel spannend."