Необъяснимый гамма-источник обнаружили в данных телескопа «Ферми»

Реликтовое излучение — фоновое тепловое излучение Вселенной, возникшее на первых этапах ее развития, в эпоху первичной рекомбинации, когда вещество достаточно охладилось и сформировались первые атомы. Впервые этот свет астрономы засекли в виде тусклых микроволн в 1965 году.

В 1970-х стало понятно, что это излучение не просто неравномерно, но имеет дипольную структуру: в одном направлении оно чуть горячее, чем в противоположном. Более точно это удалось измерить позже, с помощью обсерватории COBE, отработавшей с 1989 по 1993 год. Оказалось, в направлении созвездия Льва реликтовое излучение примерно на 0,12% горячее и в среднем сильнее. Считается, что причина в движении нашей Солнечной системы относительно фона.

Эта разница мешает изучению более слабых перепадов фонового излучения, поэтому обычно данные наблюдений от нее зачищают. Проблема в том, что микроволновое не единственное фоновое излучение во Вселенной, но с достаточной точностью на сегодня удалось измерить лишь его. А чтобы проверить гипотезы о причине возникновения диполя, нужно видеть полную картину.

Поэтому группа ученых решила отобрать из наблюдений гамма-телескопа LAT космической обсерватории «Ферми» за 13 лет все данные о гамма-излучении с энергией выше трех гигаэлектронвольт. Для сравнения: энергия видимого света — от двух до трех электронвольт.

Затем исследователи «очистили» эти данные от излучения диска Млечного Пути и известных источников гамма-лучей. Тогда ученые и увидели неожиданный для них перепад интенсивности. Результаты работы опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.

«Это совершенно случайное открытие. Мы обнаружили гораздо более сильный сигнал, чем тот, который искали, и в другой части неба», — прокомментировал один из авторов исследования Александр Кашлинский, космолог из Мэрилендского университета (США).

Источник гамма-излучения оказался в южном полушарии, в то время как пик реликтового излучения находится в северном. Зато он совпал с источником космических лучей сверхвысоких энергий (UHECR), энергия которых в миллиарды раз выше трех гигаэлектронвольт — минимального значения, по которому авторы новой работы просеивали данные «Ферми».

Примечательно, что совпало не только направление, но и перепад интенсивности — из этой области неба «прилетает» на 7% больше как гамма-лучей, так и частиц, чем в среднем. А в противоположном направлении наблюдается такой же спад. Колебание в количестве космических сверхвысоких энергий обнаружили не так давно, в 2017 году. Ученые логично предположили, что эти феномены связаны друг с другом и у них общий источник. Может, это нейтронные звезды или активные ядра галактик.

Upd.: Ряд исследователей (не бывших авторами новой работы) уже обратили внимание на интересный феномен — открытая гамма-аномалия пространственно совпадает с зоной аномальных значений постоянной Хаббла. Достаточно нетривиальное объяснение этому совпадению предложено здесь.