Mikä kiihdyttää kosmiset säteet melkein valon nopeuteen? Tähtitieteilijä on pohtinut tätä kysymystä melkein 100 vuoden ajan, ja nyt uudet todisteet tukevat kahden vuosikymmenen ajan käsiteltyä teoriaa, jonka mukaan kosmiset säteet todennäköisesti saavat räjähtäviä tähtiä ja tähtituuleja. "Tätä löytöä on ennustettu melkein 20 vuoden ajan, mutta toistaiseksi mikään instrumentti ei ollut riittävän herkkä näkemään sitä", kertoi Smithsonian Astrophysical Observatoryn astrofysiikka Wystan Benbow, joka koordinoi tätä hanketta erittäin energisen säteilykuvantamisen teleskooppijärjestelmälle (VERITAS). ) yhteistyö.
Lähes 100 vuotta sitten tutkijat havaitsivat ensimmäiset kosmisten säteiden merkit, jotka eivät oikeastaan ole säteitä tai säteitä, vaan subatomisia hiukkasia (lähinnä protoneja), jotka vetoavat avaruuden läpi melkein valon nopeudella. Energeettisimmat kosmiset säteet osuvat 98 mph: n pikapallohalkaisimeen, vaikka ne ovat pienempiä kuin atomi. Tähtitieteilijät kyseenalaistivat, mikä luonnollinen voima voisi kiihdyttää hiukkasia niin nopeasti.
Harvimmat kosmiset säteet kuljettavat yli 100 miljardia kertaa niin paljon energiaa kuin mikä tahansa hiukkaskiihdytin maapallolla. Tähtitieteilijät ovat suunnitelleet nerokkaita menetelmiä kosmeettisten säteiden havaitsemiseksi, jotka törmäävät Maan ilmakehään. Kosmisten säteiden havaitseminen etäisyydeltä vaatii kuitenkin paljon enemmän vaivaa.
VERITAS on löytänyt uusia todisteita kosmisista säteistä "Sigari-galaksissa", joka tunnetaan myös nimellä Messier 82 (M82), joka sijaitsee 12 miljoonan valovuoden päässä maapallosta Ursa Major -yhdistelmän suuntaan ja joka tukee voimakkaasti pitkään pidettyä teoria, että massiivisten tähtien supernoovat ja tähtituulet ovat kosmisen säteen hiukkasten hallitsevat kiihdyttimet.
Galakseissa, joissa on korkea tähtimuodostustaso, kuten M82, joka tunnetaan myös nimellä “starburst” galakseja, on paljon supernoovia ja massiivisia tähtiä. Jos teoria pitää paikkansa, tähtipurkautuvien galaksien tulisi sisältää enemmän kosmisia säteitä kuin normaalien galaksien. VERITAS-löytö vahvistaa tämän odotuksen, mikä osoittaa, että kosmisen säteilyn tiheys M82: ssa on noin 500-kertainen galaksin, Linnunradan, keskimääräiseen tiheyteen.
"Tämä löytö antaa perusteellisen kuvan kosmisen säteen alkuperästä", kertoi Los Angelesin Kalifornian yliopiston fysiikan professori Rene Ong ja VERITAS-yhteistyön tiedottaja.
Gammasäteiden käyttäminen kosmisten säteiden päättelemiseen
VERITAS ei voinut havaita M82: n kosmisia säteitä suoraan, koska ne ovat loukussa sikarigalaksissa. Sen sijaan VERITAS haki vihjeitä kosmisten säteiden läsnäololle: gammasäteille. Gammasäteet ovat valon energinen muoto, paljon voimakkaampi kuin ultraviolettivalo tai jopa röntgensäteet. Kun kosmiset säteet ovat vuorovaikutuksessa tähtienvälisen kaasun ja säteilyn kanssa M82: n sisällä, ne tuottavat gammasäteitä, jotka voivat sitten paeta kot galaktikaltaan ja päästä maapallon tunnistimiin.
M82: stä tulevan heikon signaalin kiusoittaminen kesti kaksi vuotta osoitettua tiedonkeruuta.
”Tiesimme, että M82: n havaitsemisella olisi tärkeitä tieteellisiä vaikutuksia. Seurauksena oli, että suunnittelimme poikkeuksellisen pitkän altistuksen heti, kun kokeilu oli täysin toimintakykyinen ”, Benbow sanoi. ”Tiedot oli analysoitava huolellisesti gammasäteösignaalin poistamiseksi, joka on yli miljoona kertaa pienempi kuin taustamelu. Vaikka signaali on vain pieni murto-osa tiedoista, suoritimme useita tarkistuksia mahdollisista vääristymistä ja olemme varmoja, että signaali on aito. "
"M82: n havaitseminen osoittaa, että maailmankaikkeus on täynnä luonnollisia hiukkaskiihdyttimiä, ja kun maassa sijaitsevat gammasäteilyn seurantakeskukset paranevat edelleen, lisä löytöt ovat väistämättömiä." sanoi tutkimuksen johtajana toiminut Iowan osavaltion yliopiston fysiikan professori Martin Pohl. Seuraavan sukupolven VHE-gammasäteilyn seurantakeskus, Advanced Gamma-ray Imaging System (AGIS), on jo kehitteillä.
VERITAS toimii yli 100 tutkijan yhteistyönä 22 eri instituutiosta Yhdysvalloissa, Irlannissa, Englannissa ja Kanadassa. Napsauta tätä saadaksesi lisätietoja VERITASista.
Lyijykuvateksti: Yhdistelmä moniaallonpituisista aktiivisen galaksin M82 kuvista Hubblesta, Chandrasta ja Spitzeristä. Luotto: NASA, ESA, CXC ja JPL-Caltech
Lähde: Harvard Smithsonian Astrofysiikan keskus
