Астрономи пояснили природу аномальної кількості енегрії в центрі галактики Чумацький Шлях

Астрофізики запропонували нове пояснення джерела загадкових фотонів з енергією 511 кеВ, надмірна кількість яких спостерігається поблизу центру Чумацького Шляху. Ці фотони утворюються під час анігіляції електрона та позитрона — процесу, коли дві частинки протилежного заряду зникають, перетворюючись на чисту енергію. Попри десятиліття досліджень, достеменно відомого джерела цих анігіляцій в нашій галактиці досі не виявлено.

У новій науковій праці, опублікованій на сервері препринтів arXiv, дослідники з Університету Меріленда та Центру космічних польотів NASA ім. Ґоддарда — Закарі Мецлер і Зоравар Вадіасінгх — припускають, що джерелом 511 кеВ фотонів можуть бути бінарні системи з мілісекундними пульсарами (MSP). Це надзвичайно швидко обертові нейтронні зорі, які в парі з іншими зорями створюють інтенсивне електромагнітне випромінювання, здатне генерувати такі фотони.

Науковці змоделювали різні типи таких бінарних систем і виявили кілька унікальних ознак, які можна відстежити за допомогою новітніх гамма-телескопів або навіть гравітаційно-хвильових детекторів. Наприклад, вивчаючи зміни частоти 511 кеВ фотонів, можна виявити екзопланети в таких системах, визначити склад зір-компаньйонів або навіть зафіксувати пульсари, чиї промені не спрямовані безпосередньо на Землю.

Окремо вчені виділяють ультракомпактні системи, де пульсар розміщується дуже близько до зірки-компаньйона. У таких конфігураціях його промені регулярно пронизують верхні шари атмосфери зірки, стимулюючи анігіляцію електронів і позитронів на великій площі. Це створює надзвичайно потужні джерела 511 кеВ випромінювання, які могли бути пропущені попередніми оглядами неба через обмеження в алгоритмах пошуку.

Оскільки більшість пульсарів відкривають через їхні вузькоспрямовані промені, які випадково спрямовані на Землю, то багато інших залишаються невидимими. Але вторинні ефекти — як-от генерація фотонів 511 кеВ під час удару променя об зірку — можуть дати можливість опосередковано виявити ці «приховані» об'єкти.

Дослідження наразі є теоретичним і базується на моделюванні, проте очікується, що з появою нових інструментів на кшталт Compton Spectrometer and Imager (COSI), запуск якого запланований на 2027 рік, астрономи зможуть підтвердити ці припущення на практиці. Це відкриє нові горизонти у вивченні природи матерії, екзотичних зоряних систем і, можливо, навіть темної матерії.