Kas paspartina kosminius spindulius beveik iki šviesos greičio? Astronomas svarstė šį klausimą beveik 100 metų, o dabar nauji įrodymai patvirtina dviejų dešimtmečių laikytą teoriją, kad kosminius spindulius greičiausiai varo sprogstančios žvaigždės ir žvaigždžių vėjas. „Šis atradimas buvo prognozuojamas beveik 20 metų, tačiau iki šiol joks instrumentas nebuvo pakankamai jautrus, kad būtų galima jį pamatyti“, - sakė Smitho universiteto astrofizikos observatorijos astrofizikas Wystanas Benbowas, kuris koordinavo šį projektą labai energetiniam spinduliuotės vaizdavimo teleskopo matricos sistemai (VERITAS). ) bendradarbiavimas.
Beveik prieš 100 metų mokslininkai aptiko pirmuosius kosminių spindulių požymius, kurie iš tikrųjų yra ne spinduliai ar pluoštai, bet subatominės dalelės (dažniausiai protonai), kurios sukasi pro erdvę beveik šviesos greičiu. Labiausiai energingi kosminiai spinduliai sklinda iš 98 mylių per valandą greičio smūgio, net jei jie yra mažesni už atomą. Astronomai abejojo, kokia natūrali jėga galėtų pagreitinti daleles tokiu greičiu.
Retiausi kosminiai spinduliai perneša daugiau nei 100 milijardų kartų tiek energijos, kiek sukuria bet kuris dalelių greitintuvas Žemėje. Astronomai sukūrė išradingus kosminių spindulių, kurie palietė Žemės atmosferą, aptikimo metodus. Tačiau aptikti kosminius spindulius per atstumą reikia daug daugiau pastangų.
VERITAS rado naujų kosminių spindulių įrodymų „Cigarų galaktikoje“, taip pat žinomoje kaip „Messier 82“ (M82), esančioje 12 milijonų šviesmečių atstumu nuo Žemės Ursa Major žvaigždyno kryptimi, kuri tvirtai palaiko ilgai laikytą teorija, kad supernovos ir žvaigždžių vėjai iš masyvių žvaigždžių yra pagrindiniai kosminių spindulių dalelių greitintuvai.
Galaktikose, kuriose yra didelis žvaigždžių formavimo lygis, pavyzdžiui, M82, dar žinomose kaip „žvaigždžių sprogimo“ galaktikose, yra daug supernovų ir masyvių žvaigždžių. Jei teorija patvirtina, žvaigždžių žvaigždės galaktikose turėtų būti daugiau kosminių spindulių nei įprastose galaktikose. VERITAS atradimas patvirtina šį lūkesčius, nurodydamas, kad kosminių spindulių tankis M82 yra maždaug 500 kartų didesnis už vidutinį tankį mūsų galaktikoje, Paukščių Take.
„Šis atradimas suteikia esminę įžvalgą apie kosminių spindulių kilmę“, - sakė Rene Ong, Los Andželo Kalifornijos universiteto fizikos profesorius ir VERITAS atstovas spaudai.
Gama spindulių naudojimas kosminiams spinduliams nustatyti
VERITAS negalėjo tiesiogiai aptikti M82 kosminių spindulių, nes jie yra įstrigę Cigaro galaktikoje. VERITAS vietoj to ieškojo įkalčių apie kosminių spindulių buvimą: gama spindulius. Gama spinduliai yra pati energingiausia šviesos forma, kur kas galingesnė už ultravioletinę ar net rentgeno spindulius. Kai kosminiai spinduliai sąveikauja su tarpžvaigždinėmis dujomis ir radiacija M82, jie skleidžia gama spindulius, kurie gali ištrūkti iš savo namų galaktikos ir pasiekti Žemės aptikimo detektorius.
Nepraeinantis silpnas signalas, sklindantis iš M82, užtruko dvejus metus, skirtus tam skirtam duomenų rinkimui.
„Mes žinojome, kad M82 nustatymas turės svarbių mokslinių padarinių. Dėl to mes suplanavome išskirtinai ilgą ekspoziciją iškart po to, kai eksperimentas pradės veikti visu pajėgumu “, - sakė Benbow. „Norint išgauti gama spinduliuotės signalą, kuris yra daugiau nei milijoną kartų mažesnis už foninį triukšmą, reikėjo kruopščiai išanalizuoti duomenis. Nors signalas yra tik maža dalis duomenų, mes atlikome daugybę patikrinimų dėl galimo šališkumo ir esame įsitikinę, kad signalas yra tikras. “
„M82 aptikimas rodo, kad visatoje pilna natūralių dalelių greitintuvų, o tobulėjant antžeminėms gama spindulių observatorijoms, tolesni atradimai neišvengiami“. sakė Martinas Pohlas, Ajovos valstijos universiteto fizikos profesorius, padėjęs vadovauti tyrimui. Naujos kartos VHE gama-spinduliuotės observatorija, Pažangi gama-ray vaizdo gavimo sistema (AGIS), jau yra kuriama.
VERITAS veikia bendradarbiaujant daugiau nei 100 mokslininkų iš 22 skirtingų institucijų JAV, Airijoje, Anglijoje ir Kanadoje. Norėdami gauti daugiau informacijos apie VERITAS, spustelėkite čia.
Švino atvaizdas: aktyviosios galaktikos M82 iš kelių bangų atvaizdų iš Hablo, Čandros ir Špicerio atvaizdų. Kreditas: NASA, ESA, CXC ir JPL-Caltech
Šaltinis: Harvardo Smithsoniano astrofizikos centras
