Kas paātrina kosmiskos starus gandrīz līdz gaismas ātrumam? Astronoms ir domājis par šo jautājumu gandrīz 100 gadus, un tagad jauni pierādījumi atbalsta teoriju, kas pastāv jau divas desmitgades, ka kosmiskos starus, iespējams, darbina eksplodējošās zvaigznes un zvaigžņu vējš. "Šis atklājums tika prognozēts gandrīz 20 gadus, taču līdz šim neviens instruments nebija pietiekami jutīgs, lai to redzētu," sacīja Vistans Benbobs, Smitsona astrofizikas observatorijas astrofiziķis, kurš koordinēja šo projektu ļoti enerģētiskā starojuma attēlveidošanas teleskopa masīva sistēmai (VERITAS). ) sadarbība.
Gandrīz pirms 100 gadiem zinātnieki atklāja pirmās kosmisko staru pazīmes, kas faktiski nav stari vai stari, bet subatomiskās daļiņas (galvenokārt protoni), kas riņķo pa kosmosu gandrīz gaismas ātrumā. Visenerģiskākie kosmiskie stari trāpās ar 98 metru stundā ātrgaitas bumbiņas sitienu, kaut arī tie ir mazāki par atomu. Astronomi apšaubīja, kāds dabiskais spēks varētu paātrināt daļiņas līdz šādam ātrumam.
Retākie kosmiskie stari nes vairāk nekā 100 miljardus reižu enerģijas, ko rada jebkurš daļiņu paātrinātājs uz Zemes. Astronomi ir izstrādājuši ģeniālas metodes kosmisko staru noteikšanai, kas skar Zemes atmosfēru. Tomēr kosmisko staru noteikšana no attāluma prasa daudz vairāk pūļu.
VERITAS ir atradis jaunus pierādījumus kosmiskajiem stariem “Cigāru galaktikā”, kas pazīstams arī kā Mesjērs 82 (M82), kas atrodas 12 miljonu gaismas gadu attālumā no Zemes Ursa Major zvaigznāja virzienā un kas stingri atbalsta ilgi turēto teorija, ka supernovas un zvaigžņu vēji no masīvām zvaigznēm ir dominējošie kosmisko staru daļiņu paātrinātāji.
Galaktikās ar augstu zvaigžņu veidošanās līmeni, piemēram, M82, kas pazīstamas arī kā “starburst” galaktikas, ir liels skaits supernovu un masīvu zvaigžņu. Ja teorija pastāv, tad zvaigznēs uzliesmojošām galaktikām vajadzētu saturēt vairāk kosmisko staru nekā parastajām galaktikām. VERITAS atklājums apstiprina šo cerību, norādot, ka kosmisko staru blīvums M82 ir aptuveni 500 reizes lielāks par vidējo blīvumu mūsu galaktikā, Piena ceļā.
"Šis atklājums sniedz būtisku ieskatu kosmisko staru izcelsmē," sacīja Renē Ongs, fizikas profesors Kalifornijas Universitātē, Losandželosā, un VERITAS sadarbības pārstāvis.
Gamma staru izmantošana, lai izsecinātu kosmiskos starus
VERITAS nevarēja tieši atklāt M82 kosmiskos starus, jo tie ir ieslodzīti Cigāru galaktikā. Tā vietā VERITAS meklēja norādes uz kosmisko staru klātbūtni: gamma stariem. Gamma stari ir enerģētiskākais gaismas veids, kas ir daudz jaudīgāks nekā ultravioletā gaisma vai pat rentgenstari. Kad kosmiskie stari mijiedarbojas ar starpzvaigžņu gāzi un starojumu M82 robežās, tie rada gamma starus, kas pēc tam var izbēgt no savas mājas galaktikas un sasniegt Zemes ievada detektorus.
Bija nepieciešami divi gadi no īpašas datu vākšanas, lai iznīdētu vājo signālu, kas nāk no M82.
“Mēs zinājām, ka M82 noteikšanai būs nozīmīga zinātniska ietekme. Tā rezultātā mēs ieplānojām ārkārtīgi ilgu ekspozīciju tūlīt pēc eksperimenta pilnīgas darbības uzsākšanas, ”sacīja Benbovs. “Dati bija rūpīgi jāanalizē, lai iegūtu gamma staru signālu, kas ir vairāk nekā miljons reizes mazāks par fona troksni. Kaut arī signāls ir tikai neliela daļa no datiem, mēs daudzkārt pārbaudījām iespējamo novirzi un esam pārliecināti, ka signāls ir īsts. ”
"M82 noteikšana norāda, ka Visums ir pilns ar dabiskiem daļiņu paātrinātājiem, un, tā kā uz zemes esošie gamma staru observatorijas turpina uzlaboties, turpmāki atklājumi ir neizbēgami." sacīja Martins Pohls, Aiovas Valsts universitātes fizikas profesors, kurš palīdzēja vadīt pētījumu. Nākamās paaudzes VHE gamma staru observatorija, uzlabotā gamma staru attēlveidošanas sistēma (AGIS), jau tiek izstrādāta.
VERITAS darbojas vairāk nekā 100 zinātnieku sadarbībā no 22 dažādām institūcijām Amerikas Savienotajās Valstīs, Īrijā, Anglijā un Kanādā. Noklikšķiniet šeit, lai iegūtu vairāk informācijas par VERITAS.
Svina attēla paraksts: aktīvās galaktikas M82 daudzviļņu attēlu kompozīcija no Habla, Čandras un Špicera. Kredīts: NASA, ESA, CXC un JPL-Caltech
Avots: Hārvarda Smitsona astrofizikas centrs
