Звёздные взрывы надувают гигантские гамма-пузыри ⚡ экспресс
При помощи магнитогидродинамических симуляций с космологическими начальными условиями и динамическим переносом космических лучей нескольких сортов в диапазоне МэВ–ТэВ впервые воспроизведено образование двудольных гамма-выбросов, аналогичных пузырям Ферми, без участия активного ядра — только за счёт звездообразования и сверхновых. Моделирование включало генерацию гамма-излучения от распада нейтральных пионов, релятивистского тормозного излучения и обратного эффекта Комптона. Во всех трёх смоделированных галактиках с массой Млечного Пути такие истечения присутствуют, причём их амплитуда, форма и спектр флуктуируют во времени, сменяя лептонно- и адронно-доминированные фазы. Обнаружено, что спектры, в которых обратный комптоновский поток на величину O(1) превышает вклад от распада пионов, хорошо согласуются с измерениями Fermi-LAT. Симуляции также предсказывают синхротронное радио и мягкое рентгеновское излучение, открывая новые наблюдательные проявления, связывающие окологалактическую среду с физикой космических лучей и активностью центра галактики.
В центре Млечного Пути кипит исполинский звёздный котёл. Там рождаются и умирают массивные светила: каждая гибель — это взрыв сверхновой, выбрасывающий в пространство облака заряженных частиц. Эти частицы, разогнанные почти до скорости света, сталкиваясь с газом и излучением, испускают гамма-свет — самый энергичный в природе. Так над плоскостью галактики надуваются два пузыря высотой в десятки тысяч световых лет — словно пузыри пара над кипящей водой. Их заметил телескоп Ферми ещё в 2010 году, но лишь теперь компьютерная модель показала: чёрная дыра тут ни при чём. Достаточно бурной жизни обычных звёзд. Более того, разные области пузырей сияют по-своему — это зависит от того, как частицы теряют энергию. Такую «радугу» в гамма-лучах называют спектром. Самое неожиданное: пузыри — не горячий газ, а свечение частиц, разогнанных почти до скорости света. А заодно симуляция предсказала: там, где есть гамма-свечение, должны быть и радиоволны, и рентген. Теперь астрономы знают, куда направить телескопы.
🎯 Вопреки интуиции, свет пузырей рождён не жаром, а частицами, летящими почти со скоростью света.