Источник антиматерии в центре Млечного Пути

После того, как ученые поняли, что во Вселенной осталось ничтожно мало реликтовой антиматерии (сохранившейся со времен Большого Взрыва), они не прекратили попыток ее найти. Самым надежным способом это сделать считается гамма-астрономия — наблюдения небесной сферы в наиболее высокоэнергетической части электромагнитного спектра. Как и в случае с рентгеновской астрономией, эффективнее всего такие наблюдения можно вести с помощью орбитальных телескопов, которым не мешает «фильтр» в виде земной атмосферы. Предполагалось, что характерное излучение, возникающее при аннигиляции античастиц с обычным веществом, удастся уловить из областей с наименьшей концентрацией последнего, где теоретически могла остаться антиматерия, «не успевшая» проаннигилировать за 13,8 млрд лет существования нашего мира.

Композитное изображение центрального региона галактики Млечный Путь, составленное из снимков, полученных в различных диапазонах электромагнитного спектра.

Тем большим было удивление астрономов, когда первые специализированные космические миссии обнаружили поток высокоэнергетических фотонов из центра нашей Галактики — области пространства, где концентрация «нормальной» материи весьма высока. Очевидно, в данном случае речь идет не о реликте времен ранней Вселенной: судя по всему, где-то в ядре Млечного Пути существует (или недавно существовал) источник большого количества античастиц. «Под подозрение» сразу попала сверхмассивная черная дыра, находящаяся как раз в этом регионе. Однако дальнейшее компьютерное моделирование показало, что требуемого эффекта она произвести не способна. Примерно так же пришлось исключить из списка «виновников» и таинственную темную материю. И вот, похоже, наблюдаемую картину удалось объяснить команде ученых из нескольких научных организаций Европы, Новой Зеландии, Австралии и США под руководством Роланда Крокера из Австралийского национального университета (Roland Crocker, Australian National University, Canberra, Australia).

В своих предположениях исследователи исходили из факта сравнительно высокой плотности вещества в галактическом центре. В таких условиях там должны часто образовываться двойные системы из белых карликов — остатков звезд с массой не более двух солнечных, завершивших свой активный жизненный цикл. Эти карлики обращаются вокруг общего центра масс по очень тесным орбитам и постепенно сближаются, теряя кинетическую энергию благодаря излучению гравитационных волн. В конце концов, они сталкиваются, и суммарная масса образовавшегося тела становится заметно больше предела Чандрасекара (1,4 массы Солнца) — это значит, что гелий, из которого они в основном состоят, под действием дальнейшего сжатия вступает в быстротекущие реакции термоядерного синтеза более тяжелых элементов с выделением огромного количества энергии. Со стороны
такое событие наблюдается как вспышка Сверхновой.

Энергия, выделяемая при такой вспышке, настолько велика, что приводит к образованию множества пар «частица-античастица». Они не успевают сразу проаннигилировать, а мощная ударная волна от взрыва звезды выбрасывает их далеко в межзвездное пространство, где в основном и происходит аннигиляция с испусканием наблюдаемого гамма-излучения.

Предложенная гипотеза не только хорошо вписывается в современные представления о высокоэнергетических процессах, но и предоставляет дополнительный инструмент для изучения условий в одной из наиболее загадочных областей Млечного Пути, недоступной для наблюдений в оптическом диапазоне из-за скрывающих ее облаков галактической пыли. По всей видимости, там достаточно велика популяция двойных систем, состоящих из старых солнцеподобных звезд, уже почти исчерпавших свое водородно-гелиевое термоядерное «горючее» и приближающихся к стадии белых карликов.