"Пузыри Ферми" выделены в микроволновом диапазоне

fermi-images.jpg

Астрофизик Грегори Доблер (Gregory Dobler), сотрудник Института теоретической физики им. Кавли, показал, что границы "пузырей Ферми" можно проследить на сверхвысоких частотах.

"Пузырями" называют гигантские области высокоэнергетичного гамма-излучения в Млечном Пути, обнаруженные космическим телескопом "Ферми". Они выделяются в диапазоне энергий 1-100 ГэВ и располагаются симметрично относительно плоскости Галактики. Вся структура, таким образом, напоминает восьмерку, общий размер которой оценивается в 50 000 световых лет.

Граничные ее участки, как мы уже рассказывали, прослеживаются при анализе наблюдений космической обсерватории ROSAT, выполненных в рентгеновском диапазоне на энергии в 1,5 кэВ. "Пузыри" проявляются и в данных спутника WMAP, исследующего микроволновой диапазон, как область синхротронного излучения. Последнее, напомним, испускается заряженными частицами, которые движутся по искривленным магнитным полем траекториям с релятивистскими скоростями.

Наиболее вероятным механизмом появления гамма-излучения в "пузырях" считается обратное комптоновское рассеяние фотонов на электронах, в результате которого энергия квантов света увеличивается. При этом популяции электронов, ответственные за синхротронное излучение и обратный эффект Комптона, вполне могут совпадать, что было установлено еще в 2010-м.

Данные по двум энергетическим диапазонам расходились лишь в одном: "гамма- пузыри" имели четкие границы на галактической широте |b| ≈ 50˚, а интенсивность микроволнового излучения, как казалось, спадала раньше, на |b| ≈ 35˚. Это несоответствие и привлекло внимание г-на Доблера.

Сверху показано изображение "пузырей", полученное в микроволновом диапазоне на частоте в 23 ГГц, в середине - снимок, сделанный "Ферми" на энергиях от 2 до 5 ГэВ, а снизу - результат обработки данных WMAP по методике, найденной г-ном Доблером. Можно заметить, что микроволновой "пузырь" на нижнем снимке заходит в более высокие широты. (Иллюстрация автора работы.)

Американец провел повторный анализ результатов наблюдений "Ферми" и WMAP и построил новые изображения "пузырей", используя сглаживание в 2˚. В высоких северных галактических широтах выделить нужный компонент излучения было довольно сложно, поскольку эти области сильно "загрязняются" гамма- фотонами, которые рождаются при распадах нейтральных пи-мезонов, и микроволновым излучением вращающейся пыли. В южных широтах таких проблем нет, и автор, рассматривая полученные карты, обнаружил, что граница области микроволнового излучения находится выше |b| = 35˚ (то есть удалена от галактического центра более чем на 6 кпк) и по расположению совпадает с краем "гамма-пузыря".

Теперь, когда данные "Ферми" и WMAP приведены в соответствие, гипотезу о том, что "пузыри Ферми" стали обычным артефактом обработки информации, можно отбросить. Очевидно, их нужно рассматривать как отдельную составляющую галактического излучения, о происхождении которой астрофизики будут спорить еще очень долго.

arxiv.org/pdf/1208.2690v1.pdf