Astronomi domā, ka beidzot zina Piena Ceļa kosmisko staru avotu

(Zinātnes fotoattēlu bibliotēka — Mehau Kulyk/Getty Images)

Apmēram pirms gadsimta zinātnieki sāka saprast, ka daļai no Zemes atmosfērā atklātā starojuma izcelsme nav vietēja.

Tas galu galā izraisīja kosmisko staru, augstas enerģijas protonu un atomu kodolu atklāšanu, kuriem ir atņemti elektroni un tie ir paātrināti līdz relativistiskajam ātrumam (tuvam gaismas ātrumam).

Tomēr ap šo dīvaino (un potenciāli letālo) parādību joprojām ir vairāki noslēpumi.



Tas ietver jautājumus par to izcelsme un kā kosmisko staru galvenā sastāvdaļa (protoni) tiek paātrināta līdz tik lielam ātrumam.

Pateicoties Nagojas universitātes vadītajiem jaunajiem pētījumiem, zinātnieki pirmo reizi ir kvantitatīvi noteikuši supernovas paliekā radīto kosmisko staru daudzumu.

Šis pētījums ir palīdzējis atrisināt 100 gadu noslēpumu un ir nozīmīgs solis, lai precīzi noteiktu, no kurienes nāk kosmiskie stari.

Kamēr zinātnieki izvirza teoriju, ka kosmiskie stari nāk no daudziem avotiem – mūsu Saules, supernovām, gamma staru uzliesmojumiem (GRB) un Aktīvie galaktikas kodoli (aka. kvazāri) – to precīza izcelsme ir bijusi noslēpums kopš to pirmās atklāšanas 1912. gadā.

Tāpat astronomi ir izvirzījuši teoriju, ka supernovas paliekas (supernovas sprādzienu sekas) ir atbildīgas par to paātrināšanu līdz gandrīz gaismas ātrumam.

Ceļojot cauri mūsu galaktikai, kosmiskajiem stariem ir nozīme starpzvaigžņu vides (ISM) ķīmiskajā evolūcijā. Tāpēc izpratne par to izcelsmi ir ļoti svarīga, lai saprastu, kā galaktikas attīstās.

Pēdējos gados uzlaboti novērojumi dažiem zinātniekiem ir likuši domāt, ka supernovas paliekas rada kosmiskos starus, jo protoni, kurus tie paātrina, mijiedarbojas ar protoniem ISM, radot ļoti augstas enerģijas (VHE) gamma starus.

Tomēr gamma starus rada arī elektroni, kas mijiedarbojas ar fotoniem ISM, kas var būt infrasarkano fotonu vai starojuma veidā no Kosmiskais mikroviļņu fons (CMB). Tāpēc, lai noteiktu kosmisko staru izcelsmi, vissvarīgākais ir noteikt, kurš avots ir lielāks.

Cerot to noskaidrot, pētnieku grupa, kurā bija locekļi no Nagojas universitātes, Japānas Nacionālā astronomijas observatorija (NAOJ) un Adelaidas Universitāte, Austrālija – novēroja supernovas paliekas RX J1713.7?3946 (RX J1713).

Viņu pētījuma atslēga bija jaunā pieeja, ko viņi izstrādāja, lai kvantitatīvi noteiktu gamma staru avotu starpzvaigžņu telpā.

Iepriekšējie novērojumi ir parādījuši, ka VHE gamma staru intensitāte, ko izraisa protonu sadursme ar citiem protoniem ISM, ir proporcionāla starpzvaigžņu gāzes blīvumam, kas ir pamanāms, izmantojot radiolīniju attēlveidošanu.

No otras puses, paredzams, ka gamma stari, ko izraisa elektronu mijiedarbība ar fotoniem ISM, būs proporcionāli elektronu netermālo rentgenstaru intensitātei.

Pētījuma nolūkos komanda paļāvās uz datiem, kas iegūti no High Energy Stereoscopic System (HESS), VHE gamma staru observatorijas, kas atrodas Namībijā (un to pārvalda Maksa Planka Kodolfizikas institūts).

Pēc tam viņi to apvienoja ar rentgena datiem, kas iegūti ESA rentgenstaru daudzspoguļu misijas (XMM-Newton) observatorijā, un datiem par gāzes izplatību starpzvaigžņu vidē.

Pēc tam viņi apvienoja visas trīs datu kopas un noteica, ka protoni veido 67 ± 8 procentus no kosmiskajiem stariem, bet kosmisko staru elektroni veido 33 ± 8 procentus – aptuveni 70/30 sadalījums.

Šie atklājumi ir revolucionāri, jo tā ir pirmā reize, kad ir kvantitatīvi noteikta kosmisko staru iespējamā izcelsme. Tie ir arī līdz šim visprecīzākie pierādījumi tam, ka supernovas paliekas ir kosmisko staru avots.

Šie rezultāti arī parāda, ka protonu gamma stari ir biežāk sastopami ar gāzēm bagātos starpzvaigžņu reģionos, savukārt elektronu radītie stari tiek pastiprināti gāzu nabadzīgajos reģionos.

Tas atbalsta to, ko daudzi pētnieki ir paredzējuši, proti, ka abi mehānismi darbojas kopā, lai ietekmētu ISM attīstību.

Teica Emeritētais profesors Yasuo Fukui, kurš bija pētījuma vadošais autors: 'Šo jauno metodi nevarētu īstenot bez starptautiskas sadarbības. [Tas] tiks piemērots vairākām supernovu paliekām, izmantojot nākamās paaudzes gamma staru teleskopu CTA (Cherenkov Telescope Array) papildus esošajām observatorijām, kas ievērojami veicinās kosmisko staru izcelsmes izpēti.

Papildus šī projekta vadīšanai Fukui kopš 2003. gada ir strādājis, lai kvantitatīvi noteiktu starpzvaigžņu gāzes sadali, izmantojot NANTEN radioteleskops pie Zvanu observatorija Čīlē un Austrālijas teleskopa kompaktais masīvs .

Paldies profesoram Gavin Rowell un Dr. Sabrina Einecke no Adelaidas Universitātes (pētījuma līdzautori) un H.E.S.S. komanda, gamma staru observatoriju telpiskā izšķirtspēja un jutīgums beidzot ir sasnieguši punktu, kurā ir iespējams veikt abus salīdzinājumus.

Tikmēr līdzautors Dr. Hidetoshi Sano no NAOJ vadīja XMM-Ņūtona observatorijas arhīvu datu kopu analīzi. Šajā ziņā šis pētījums arī parāda, kā starptautiskā sadarbība un datu apmaiņa ļauj veikt visa veida progresīvus pētījumus.

Līdztekus uzlabotajiem instrumentiem, uzlabotām metodēm un plašākām sadarbības iespējām noved pie laikmeta, kurā astronomiskie sasniegumi kļūst par regulāru parādību!

Šo rakstu sākotnēji publicēja Visums šodien . Lasīt oriģināls raksts .

Populārākas Kategorijas: Telpa , Daba , Vidi , Veselība , Sabiedrību , Viedoklis , Tech , Fizika , Skaidrotājs , Cilvēkiem ,

Par Mums

Neatkarīgu, Pārbaudītu Faktu Publicēšana Par Veselību, Telpu, Dabu, Tehnoloģijām Un Vidi.