Centrum Mléčné dráhy v rádiové oblasti. Kredit: MeerKAT / Wikimedia Commons.

Centrum Mléčné dráhy je pro nás samá záhada. Víme, že tam dřepí supermasivní černá díra, tedy koncentrovaná fyzikální podivnost. To ale není zdaleka vše. Zásadní problém je v tom, že srdce Galaxie vyplňují mračna plynu, mezi nimiž vyniká takzvaná centrální molekulární zóna (CMZ). V podstatě jde o gigantická molekulární mračna, která obsahují plyn o hmotnosti asi tak 60 milionů Sluncí. Tato zóna se rozprostírá se kolem centrální supermasivní černé díry, má asymetrický tvar a její průměr je asi 1 600 až 1 900 světelných let.

Vesmírný teleskop Fermi. Kredit: NASA.

Centrální molekulární zóna se liší od podobných oblastí s molekulárními mračny především nápadně vyšší hustotou plynu, teplotou, která může dosahovat až 600 K, a také více turbulentními, někdy až dramatickými pohyby plynu. Výsledkem toho je, že do centrální molekulární zóny moc nevidíme. V řadě oblastí spektra, včetně viditelného záření nebo „měkkých“ rentgenových paprsků, jsme tam slepí.

Astronomové předpokládají, že v oblasti centra Mléčné dráhy pracuje celá řada astrofyzikálních urychlovačů částic, včetně samotné supermasivní černé díry, pozůstatků supernov či pulzarových mlhovin. V takových urychlovačích jsou ionizovány částice a extrémní magnetická pole je urychlují na relativistické rychlosti. V husté „polévce“ centra Mléčné dráhy létají částice kosmického záření ze zmíněných urychlovačů, propletená galaktická magnetická pole je brzdí a přírodní urychlovače je opět urychlují.

Centrální molekulární zóna Mléčné dráhy, včetně supermasivní černé díry Sgr A*. Kredit: C. Battersby.

Podle dosavadních modelů by centrum Mléčné dráhy mělo být víceméně rovnoměrně vyplněné „mořem kosmického záření“ (Cosmic rays sea). Situaci v moři kosmické záření můžeme sledovat díky vysokoenergetickým fotonům gama záření, které vznikají v mezihvězdném prostoru, díky srážkám původních urychlených částic s kosmickým prachem a plynem. Oproti původním urychleným částicím kosmického záření nesou asi 10 procent energie.

Astronomka Xiaoyuan Huang z Čínské akademie věd a její kolegové zkoumali pozorovaní v oblasti gama záření vesmírného teleskopu Fermi. Potvrdili, že v centru Mléčné dráhy je spousta gama záření a že tam pracují astrofyzikální urychlovače částic. Zároveň ale narazili na něco zvláštního. V centrální molekulární zóně je hustota kosmického záření nižší než v okolním moři kosmického záření. Přijatelným vysvětlením je, že centrální molekulární zónu obklopuje nějaká záhadná bariéra, která brání vlétnout částicím kosmického záření.

Povaha této bariéry není jasná. Ve hře je ale několik zajímavých možností. Zhroucení oblastí s nejvíce hustým plynem mohla vytvořit stlačená magnetická pole. Bariérou by rovněž mohla být rozsáhlá magnetohydrodynamická turbulence. Ve hře je i intenzivní působení galaktického větru, který „vane“ z oblasti supermasivní černé díry. Výzkum kosmického záření v centru Mléčné dráhy bude pokračovat a snad přinese další pozoruhodné výsledky.

Literatura

Science Alert 9. 11. 2021.

Nature Communications 12: 6169.