Невідоме гамма-джерело виявили в даних телескопа «Фермі»

Астрономи проаналізували спостереження космічного телескопа за 13 років у пошуку перепадів гамма-випромінювання, які збіглися б з аналогічними особливостями випромінювання в інших діапазонах. Так вони виявили несподіваний і, що головне, поки що незрозуміле джерело гамма-випромінювання зовсім в іншій частині неба.

Реліктове випромінювання — фонове теплове випромінювання Всесвіту, що виникло на перших етапах його розвитку, в епоху первинної рекомбінації, коли речовина досить охолоне і сформувалися перші атоми. Вперше це світло астрономи засікли у вигляді тьмяних мікрохвиль у 1965 році.

У 1970-х стало зрозуміло, що це випромінювання не просто нерівномірне, але має дипольну структуру: в одному напрямку воно трохи гаряче, ніж у протилежному. Більш точно це вдалося виміряти пізніше за допомогою обсерваторії COBE, яка відпрацювала з 1989 по 1993 рік. Виявилося, у напрямку сузір’я Лева реліктове випромінювання приблизно на 0,12% гаряче та в середньому сильніше. Вважається, що причина руху нашої Сонячної системи щодо фону.

Ця різниця заважає вивченню слабкіших перепадів фонового випромінювання, тому зазвичай дані спостережень від неї зачищають. Проблема в тому, що мікрохвильове не єдине фонове випромінювання у Всесвіті, але з достатньою точністю сьогодні вдалося виміряти лише його. А щоби перевірити гіпотези про причину виникнення диполя, потрібно бачити повну картину.

Тому група вчених вирішила відібрати зі спостережень гамма-телескопа LAT космічної обсерваторії «Фермі» за 13 років усі дані про гамма-випромінювання з енергією понад три гігаелектронвольти. Для порівняння: енергія видимого світла – від двох до трьох електронвольт.

Потім дослідники «очистили» ці дані від випромінювання диску Чумацького Шляху та відомих джерел гамма-променів. Тоді вчені побачили несподіваний для них перепад інтенсивності. Результати роботи опубліковані в The Astrophysical Journal Letters .

«Це абсолютно випадкове відкриття. Ми виявили набагато сильніший сигнал, ніж той, який шукали, та в іншій частині неба», — прокоментував один з авторів дослідження Олександр Кашлинський, космолог із Мерілендського університету (США).

Джерело гамма-випромінювання опинилося у південній півкулі, тоді як пік реліктового випромінювання перебуває у північному. Натомість він співпав із джерелом космічних променів надвисоких енергій (UHECR), енергія яких у мільярди разів вища за три гігаелектронвольти — мінімальне значення, за яким автори нової роботи просіювали дані «Фермі».

Примітно, що збігся не лише напрямок, а й перепад інтенсивності — із цієї області неба «прилітає» на 7% більше як гамма-променів, так і частинок, ніж у середньому. А в протилежному напрямку спостерігається такий самий спад. Коливання у кількості космічних надвисоких енергій виявили нещодавно, у 2017 році. Вчені логічно припустили, що ці феномени пов’язані один з одним і мають спільне джерело. Можливо, це нейтронні зірки чи активні ядра галактик.