中国天文学家发现神秘力量隔离了银河系中心

不知为何,外部宇宙射线无法进入银河系中心。

银河系中心区域。ESO

中国科学院的科学家在11月9日的《自然·通讯》上发文称,他们发现银心的周围存在一道隐形的屏障,能够阻止大部分来自外部的宇宙射线进入银河系中心。

银河系中心距离我们有26000光年之遥,从地球的角度观察,它位于人马座。银心有一个质量为太阳400万倍的黑洞。黑洞的周围挤满了恒星。银心黑洞周围的恒星密度是太阳系周边1光年范围内恒星密度的100万倍。

在这样一个极端的地方,还隐藏着一个巨大的天然粒子加速器(可能就是那个黑洞),能够把质子和电子加速到近光速。这样的高速粒子流就是所谓的宇宙射线。宇宙射线还会跨越星系旅行,因为几乎每一个大型星系的中心都会产生这样的射线流。宇宙射线与星系磁场相互作用后,会形成一个密度大致均匀的射线海,将整个星系“浸泡”在内。

我们无法直接看到宇宙射线,但是它们击中物质粒子后,会产生伽马射线。因此研究人员用了一个间接的方法,通过观测伽马射线,来了解银河系各部分宇宙射线的密度差异。

在将银河系宇宙射线海的密度,和银河系中心宇宙射线的密度进行了比较之后,研究人员发现了一个有趣的现象:银河系中心的宇宙射线密度要比银河系其他部分低很多。

研究人员发现,宇宙射线的密度在银河系中心区域边界的内侧陡然下降。似乎那里存在一道隐形的屏障,只允许银河系中心产生的宇宙射线离开,却不允许外部射线进入。这是一个很奇怪的现象。

形成这道屏障的力量和机制目前仍然都是谜。研究人员推测有几种可能。一种是银心附近的致密尘埃气体云发生了自我坍缩,压缩了银心周围的磁场,进而形成了这道外部射线无法进入的屏障;另一种是银心附近大量恒星产生的星风形成了一堵“墙”,挡住了外部的射线,把银心从射线海中隔离了出来。

参考

A GeV-TeV particle component and the barrier of cosmic-ray sea in the Central Molecular Zone

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26436-z

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