Mis kiirendab kosmilisi kiiri peaaegu valguse kiiruseni? Astronoom on seda küsimust kaalunud ligi 100 aastat ja nüüd toetavad uued tõendid juba kaks aastakümmet peetud teooriat, mille kohaselt kosmilisi kiiri toidavad tõenäoliselt plahvatavad tähed ja tähetuul. "Seda avastust on ennustatud peaaegu 20 aastat, kuid siiani polnud ükski instrument selle nägemiseks piisavalt tundlik," ütles Smithsoniani astrofüüsikalise vaatluskeskuse astrofüüsik Wystan Benbow, kes koordineeris seda projekti väga energeetilist kiirgust kujutava teleskoobisüsteemi (VERITAS) jaoks. ) koostöö.
Ligi 100 aastat tagasi tuvastasid teadlased kosmiliste kiirte esimesed märgid, mis tegelikult ei ole kiired ega talad, vaid subatomaatsed osakesed (enamasti prootonid), mis libisevad läbi ruumi peaaegu valguse kiirusel. Kõige energilisemad kosmilised kiired tabasid 98-h / h kiirkõrva, isegi kui need on aatomist väiksemad. Astronoomid kahtlesid, milline looduslik jõud võib osakesi sellisele kiirusele kiirendada.
Haruldasemad kosmilised kiired kannavad üle 100 miljardi korra rohkem energiat kui mis tahes osakeste kiirendi Maa peal. Astronoomid on välja töötanud leidlikud meetodid Maa atmosfääri tabanud kosmiliste kiirte tuvastamiseks. Eemalt kosmiliste kiirte tuvastamine nõuab aga palju rohkem pingutusi.
VERITAS on leidnud kosmiliste kiirte kohta uusi tõendeid "Sigari galaktikas", tuntud ka kui Messier 82 (M82), mis asub Maast 12 miljoni valgusaasta kaugusel Ursa Majori tähtkuju suunas ja toetab tugevalt pikaajalisi teooria, et massiivsetest tähtedest pärit supernoovad ja tähetuuled on kosmilise kiirguse osakeste domineerivad kiirendid.
Suure tähekujundusega galaktikatel, näiteks M82, tuntud ka kui "tähesurmaga" galaktikad, on palju supernoove ja massiivseid tähti. Kui teooria paika peab, peaksid tähelaevaga galaktikad sisaldama rohkem kosmilisi kiirte kui tavalistes galaktikates. VERITASe avastus kinnitab seda ootust, osutades sellele, et kosmilise kiirguse tihedus M82-s on umbes 500-kordne meie galaktika Linnutee keskmine tihedus.
"See avastus annab põhjaliku ülevaate kosmiliste kiirte päritolust," ütles Los Angelese California ülikooli füüsikaprofessor ja VERITAS-i pressiesindaja Rene Ong.
Gammakiirte kasutamine kosmiliste kiirte tuletamiseks
VERITAS ei suutnud M82 kosmilisi kiiri otse tuvastada, kuna need on lõksus sigari galaktikas. Selle asemel otsis VERITAS vihjeid kosmiliste kiirte olemasolule: gammakiiri. Gammakiired on valguse kõige energilisem vorm, palju võimsam kui ultraviolettvalgus või isegi röntgenikiirgus. Kui kosmilised kiired interakteeruvad tähtedevahelise gaasi ja kiirgusega M82, tekitavad nad gammakiiri, mis pääseb seejärel kodust galaktikast ja jõuab Maakera detektoriteni.
M82-st tuleva nõrga signaali peletamiseks kulus kaks aastat spetsiaalset andmete kogumist.
„Teadsime, et M82 tuvastamisel on oluline teaduslik mõju. Selle tulemusel kavandasime erakordselt pika kokkupuute kohe pärast katse täielikku kasutuselevõttu, “ütles Benbow. “Andmeid, mida oli vaja hoolikalt analüüsida, et eraldada taustmürast üle miljoni korra väiksem gammakiirgussignaal. Ehkki signaal on vaid pisike murdosa andmetest, kontrollisime võimalike kõrvalekallete olemasolu ja oleme kindlad, et signaal on ehtne. "
"M82 tuvastamine näitab, et universum on täis osakeste kiirendajaid ja maapealsete gammakiirguse vaatluskeskuste täiustamise korral on edasised avastused vältimatud." ütles uuringu juhtimisel aidanud Iowa osariigi ülikooli füüsikaprofessor Martin Pohl. Järgmise põlvkonna VHE gammakiirguse vaatluskeskus, Advanced Gamma-ray Imaging System (AGIS), on juba väljatöötamisel.
VERITASi haldab enam kui 100 teadlast 22 erinevast institutsioonist Ameerika Ühendriikides, Iirimaal, Inglismaal ja Kanadas. VERITASe kohta lisateabe saamiseks klõpsake siin.
Pliipealdis: aktiivse galaktika M82 mitme lainepikkusega kujutiste segu Hubblest, Chandrast ja Spitzerist. Autor: NASA, ESA, CXC ja JPL-Caltech
Allikas: Harvard Smithsoniani astrofüüsika keskus
