Galbūt radome galingiausią galaktikos dalelių greitintuvą

Šis vaizdas, sukurtas naudojant Europos kosmoso agentūros Herschel ir Planck kosminių teleskopų duomenis, rodo Tauro molekulinio debesies gabalėlį.

Šis vaizdas, sukurtas naudojant Europos kosmoso agentūros Herschel ir Planck kosminių teleskopų duomenis, rodo Tauro molekulinio debesies gabalėlį. (Vaizdo kreditas: ESA / Herschel / Planck; J. D. Soler, MPIA)



Paulius M. Sutteris yra astrofizikas SUNY Stony Brook ir Flatiron institutas, šeimininkas Paklauskite kosmonauto ir Kosmoso radijas , ir autorius Kaip mirti kosmose . Jis prisidėjo prie šio straipsnio „guesswhozoo.com“ Ekspertų balsai: nuomonės ir įžvalgos .



Astronomai ilgai domėjosi, kur yra didelė energija kosminiai spinduliai ateina iš mūsų galaktikos.

O dabar nauji stebėjimai, atlikti naudojant Cherenkovo ​​didelio aukščio vandens stebėjimo centrą (HAWC), atskleidžia mažai tikėtiną kandidatą: kitaip žemišką milžinišką molekulinį debesį.



Paukščių Tako galaktika: faktai apie mūsų galaktikos namus

Paėmus kelį

Kosminiai spinduliai visai nėra spinduliai, o gana mažos dalelės visata beveik šviesos greičiu. Jie gali būti pagaminti iš elektronų, protonų ar net sunkesnių elementų jonų. Jie sukuriami įvairiuose didelės energijos procesuose visame kosmose-nuo supernovos sprogimų iki žvaigždžių susijungimo iki paskutinių beprotiškų akimirkų, kai dujos įsiurbia juodąją skylę.

Kosminiai spinduliai sklinda įvairiausiomis energijomis, ir apskritai aukštesnės energijos kosminiai spinduliai yra retesni nei jų mažai energijos turintys giminaičiai. Šis ryšys labai nežymiai keičiasi esant tam tikrai energijai-10^15 elektronų voltų-, kuri vadinama 'keliu'. Elektronų voltas arba eV yra tik būdas, kuriuo dalelių fizikai mėgsta matuoti energijos lygį. Palyginimui, galingiausias Žemės dalelių greitintuvas, Didysis hadronų greitintuvas, gali pasiekti 13 X 10^12 eV, kuris dažnai žymimas kaip 13 tera elektronvoltų arba 13 TeV.



Virš 10^15 eV energijos kosminiai spinduliai yra daug retesni, nei galima tikėtis. Tai privertė astronomus manyti, kad bet kokie kosminiai spinduliai, esantys šiame ir aukštesniame energijos lygyje, ateina iš galaktikos išorės, o Paukščių tako procesai gali sukurti kosminius spindulius iki 10^15 eV imtinai.

Tiems iš jūsų, kurie mato rezultatą namuose, viskas, kas sukuria šiuos kosminius spindulius, būtų graikų priešdėlių „peta“ diapazone, todėl daugiau nei 1000 kartų galingesnė už mūsų geriausius dalelių greitintuvus - natūralius „PeVatronus“, klaidžiojančius po galaktiką.

Galerija: 65 visų laikų puikūs galaktikos hitai



Išgludęs šluotas

Misija paprasta: suraskite PeV masto kosminių spindulių šaltinį Paukščių take. Tačiau nepaisant jų energijos, sunku nustatyti jų kilmę. Taip yra todėl, kad kosminiai spinduliai susideda iš įkrautų dalelių, o įkrautos dalelės, keliaujančios per tarpžvaigždinę erdvę, reaguoja į mūsų galaktikos magnetinį lauką. Taigi, kai matai didelės energijos kosminį spindulį, sklindantį iš tam tikros dangaus krypties, tu iš tikrųjų neįsivaizduoji, iš kur jis iš tikrųjų kilo-jo kelias pakrypo ir išlenkė kelionės į Žemę metu.

Tačiau užuot medžiodami kosminius spindulius tiesiogiai, galime ieškoti kai kurių jų giminaičių. Kai kosminiai spinduliai atsitiktinai patenka į tarpžvaigždinių dujų debesį, jie gali skleisti gama spindulius-didelės energijos spinduliuotės formą. Šie gama spinduliai sklinda tiesiai per galaktiką ir leidžia mums tiksliai nustatyti jų kilmę.

Taigi, jei matome stipraus gama spindulių šaltinį, galime ieškoti netoliese esančių PeV kosminių spindulių šaltinių.

Tai buvo metodas, kurį naudojo tyrėjų komanda, naudodama HAWC, esantį Siera Negra ugnikalnyje pietų centrinėje Meksikoje. HAWC „žiūri“ į dangų su daugybe tankų, pripildytų itin gryno vandens. Kai didelės energijos dalelės ar spinduliuotė patenka į rezervuarus, jie skleidžia mėlyną šviesos blykstę, leidžiančią astronomams atsekti šaltinį į dangų.

Išsamiai aprašyta a popierius, neseniai pasirodęs išankstinio spausdinimo žurnale arXiv , astronomai rado gama spindulių šaltinį, viršijantį 200 TeV, kurį galėjo sukurti tik dar galingesni kosminiai spinduliai - tokie kosminiai spinduliai, kurie siekia PeV skalę. Šaltinis, vadinamas HAWC J1825-134, yra maždaug galaktikos centro kryptimi. HAWC J1825-134 mums atrodo kaip ryškus gama spindulių taškas, nušviestas kažkokio nežinomo kosminių spindulių šaltinio-galbūt galingiausio žinomo kosminių spindulių šaltinio Paukščių take.

Mažai tikėtinas sunkiasvoris

Keletas įprastų įtariamų didelės energijos kosminių spindulių šaltinių yra per kelis tūkstančius šviesmečių nuo HAWC J1825-134, tačiau nė vienas iš jų negali lengvai paaiškinti signalo.

Pavyzdžiui, pats galaktikos centras yra žinomas intensyvaus kosminio spindulio veikimo generatorius, tačiau jis yra per toli nuo HAWC J1825-134, todėl jis neturi jokios įtakos šiam matavimui.

Yra keletas supernovų liekanų, o supernovos tikrai yra galingos. Tačiau visos supernovos HAWC J1825-134 regione išnyko prieš daugelį amžių-praeityje buvo per daug seniai, kad dabar sukurtume šiuos didelės energijos kosminius spindulius.

Pulsariai - greitai besisukantys tankūs masyvių žvaigždžių likučiai - taip pat gamina daugybę kosminių spindulių. Tačiau ir jie sėdi per toli nuo gama spindulių šaltinio-elektronų ir protonų, sklindančių iš pulsaro, energija tiesiog nėra pakankamai trapi, kad galėtų nukeliauti tūkstančius šviesmečių į gama spindulių vietą.

Keista, kad šių rekordinių kosminių spindulių šaltinis atrodo ne kas kitas, kaip milžiniškas molekulinis debesis. Šie debesys yra milžiniški, medžiojantys žvėrys, pripildyti dulkių ir dujų, kurie klaidžioja po galaktiką. Kartais jie susitraukia ir virsta žvaigždėmis, tačiau priešingu atveju jie gali likti vėsūs ir laisvi milijardus metų. Niekam nesukeliant jokios rimtos grėsmės - ir vos pastebima, nebent turite gerus infraraudonųjų spindulių teleskopus - jie yra paskutinė vieta, kurioje galėtumėte tikėtis tokios beprotiškai didelės energijos.

Debesų komplekse yra naujagimių žvaigždžių spiečius, tačiau manoma, kad net pačios kvailiausios ir garsiausios kūdikių žvaigždės nėra pakankamai galingos, kad paleistų tokius kosminius spindulius. Patys tyrinėtojai pripažįsta, kad nežino, kaip šis debesis tai daro, bet kažkaip, kai niekas nekreipė dėmesio, jis sukūrė keletą galingiausių dalelių visoje galaktikoje.

Skaityti daugiau: ' 200 TeV fotonų įrodymai iš HAWC J1825-134 '

Sekite mus „Twitter“ @Spacedotcom arba „Facebook“.