Китайские ученые представили новую карту Млечного Пути, которая оспаривает традиционные теории о космическом излучении. Они создали ее на основе данных, собранных Большой высотной обсерваторией воздушных потоков (LHAASO) на горе Хайцзs в провинции Сычуань. Обнаружено, что диск нашей галактики сверкает гамма-лучами с ультравысокой энергией до одного квадриллиона электрон-вольт. Открытие китайских астрономов опровергает прежние предположения, что излучение прекращается после достижения определенного порога. Оказывается, оно охватывает непрерывный энергетический спектр.

Космические гамма-лучи — это электромагнитное излучение с наивысшей энергией в электромагнитном спектре, возникающее при ядерных реакциях или других высокоэнергетических процессах в космическом пространстве. Их источниками могут быть выбросы энергии суперновыми, черными дырами, нейтронными звездами или другими космическими объектами. Гамма-лучи важны для астрофизики, так как помогают исследовать строение Вселенной и происходящие в ней процессы.

Из-за ограниченной чувствительности детекторов предыдущие наблюдения гамма-лучей Млечного Пути в основном проводились космическими телескопами при энергиях ниже одного триллиона электронвольт. Когда LHAASO была завершена в 2021 году, она стала крупнейшей и самой чувствительной в мире обсерваторией для обнаружения гамма-лучей и космических лучей сверхвысоких энергий. Основным компонентом LHAASO является массив KM2A, включающий около 5200 наземных электромагнитных детекторов и почти 1200 подземных мюонных детекторов.

Исследователи сначала удалили десятки точечных, а не рассеянных, источников гамма-излучения в галактике. Затем они провели одно из наиболее полных и точных измерений распределения гамма-свечения в широком диапазоне энергий 0,1–1 квадриллиона электрон-вольт, охватив большие районы галактики, включая как внутреннюю, так и внешнюю галактические плоскости.

К их удивлению, количество диффузных гамма-лучей, измеренное LHAASO, в два-три раза превышает предсказанное количество столкновений космических лучей с межзвездным газом. Также в отличие от ожиданий, энергетический спектр гамма-излучения может быть выражен единым степенным законом без каких-либо ограничений, что противоречит популярной теории, согласно которой космические лучи сверхвысокой энергии будут задерживаться магнитными полями галактики в течение длительного времени, где-то между 10 000 и 10 миллионами лет, прежде чем они наконец покинут эти поля.

Это несоответствие предполагает, что либо в нашей галактике скрыты дополнительные источники гамма-излучения, либо плотность космических лучей меняется в зависимости от местоположения в нашей галактике, что еще более странно, чем первое объяснение.