Gündem

Galaksimizde en güçlü hızlandırıcıları avlamak

0

Galaksimizdeki en güçlü parçacık hızlandırıcıları nelerdir ve bunlardan kaç tanesi dışarıdadır? Samanyolu hakkında zaten bilinenler göz önüne alındığında, bilim adamlarının hala tam olarak emin olmadıklarını duymak şaşırtıcı olabilir. içinde bir kağıt Doğa, Büyük Yüksek İrtifa Hava Duşu Gözlemevi (LHAASO) İşbirliği1 Bu tür hızlandırıcılar için eşi görülmemiş sayıda adayın tespit edildiğini bildirerek, çok yüksek enerjili astrofizikte yeni bir çağın başlangıcına işaret ediyor.

Yıldızlararası uzay, neredeyse ışık hızında hareket eden protonlar ve diğer atom çekirdekleri tarafından kaplanmıştır. Kozmik ışınlar olarak adlandırılan bu parçacıklar, ilk olarak bir asırdan fazla bir süre önce Avusturyalı-Amerikalı fizikçi Victor Hess tarafından tespit edildi.2. Hess, balon uçuşlarında atmosferdeki iyonlaşma hızının ölçülmesini sağlayan cihazları piyasaya sürdü. İyonlaşma hızının yükseklikle arttığını buldu ve “çok yüksek nüfuz gücüne sahip radyasyonun yukarıdan atmosferimize girdiği” sonucuna vardı. Bilim adamları daha sonra kozmik ışınların yüklü parçacıklar olduğunu belirlediler.3.

Modern yer tabanlı gözlemevleri, kozmik ışınların 1 petaelektronvolttan (1 PeV 10’a eşittir) daha yüksek enerjilere ulaşabileceğini buldu.15 eV). Bu tür enerjiler, Avrupa’nın Cenevre, İsviçre yakınlarındaki parçacık fiziği laboratuvarı olan CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’nın hızlandırıcılarında elde edilenlerden yaklaşık 100 kat daha yüksektir. Parçacıkları bu muazzam enerjilere yönlendirebilen astrofiziksel hızlandırıcılar, 2011 yılına kadar Chicago, Illinois yakınlarındaki Fermilab’da çalışan bir hızlandırıcı olan Tevatron’a benzetilerek PeVatronlar olarak adlandırılıyor.

PeVatronların ne olduğu veya kaç tanesinin Galaksimizde bulunduğu kesin olarak doğrulanmadı. Onları bulmanın zorluklarından biri, kozmik ışınlar yüklü olduğu için, bu parçacıkların üzerinde hareket ettiği izlerin yıldızlararası manyetik alanlar tarafından değiştirilmesidir. Bu nedenle kozmik ışınların nereden kaynaklandığını belirlemek imkansızdır. Ancak, bu sorunu aşmanın bir yolu var: γ-ışınlarının yollarını izlemek.

Kozmik ışınlar, moleküler gaz bulutları gibi yıldızlararası maddelerle çarpıştıklarında veya hızlandırıcılara yakın yıldızlararası elektromanyetik alanlarla etkileşime girdiklerinde gama ışınları üretebilir. Bu γ-ışınları, progenitör kozmik ışınlarının enerjisinin yaklaşık onda birini taşıyabilir ve manyetik alanlardan etkilenmeden düz bir çizgide potansiyel bir gözlemciye hareket edebilir. Bu nedenle, enerjide 0.1 PeV’yi aşan γ-ışınlarının yayıldığı bir konumun keşfedilmesi, o bölgede bir PeVatron için güçlü bir kanıttır. Mevcut yazarlar, bu tür 12 yeri belirlemek için Çin’in Sichuan kentindeki LHAASO’yu kullandılar (Şekil 1) ve şimdiye kadar keşfedilen PeVatron adaylarının sayısını yaklaşık olarak ikiye katladılar.

19 Haziran 2018'de çekilen ilk fotoğraf, Çin'deki Büyük Yüksek İrtifa Hava Duşu Gözlemevi'ndeki Müon Dedektörlerini gösteriyor.

Şekil 1 | Çin, Sichuan’daki Büyük Yüksek İrtifa Hava Duşu Gözlemevi (LHAASO). LHAASO İşbirliği1LHAASO’yu galaksimizdeki en güçlü astrofiziksel parçacık hızlandırıcıları için 12 aday tarafından üretilen y-ışınlarını tespit etmek için kullandı.Kredi bilgileri: Liu Kun/Xinhua/Alamy

Kozmik ışın ivmesinin standart modelinde, parçacıklar bir süpernova patlamasının kalıntısı içinde hızlı hareket eden bir şok dalgası tarafından süpürülür. Şok dalgasıyla ilişkili manyetik alan homojensizlikleri, parçacıkların şok cephesi boyunca sürekli olarak ileri geri yansımasına neden olur. Yayıcı şok ivmesi olarak bilinen bu süreç, parçacıkların hızlanmasına neden olur. Ancak parçacıkların ivme bölgesinde PeV enerjilerine ulaşacak kadar uzun süre kalıp kalmadıkları açık değildir. Ayrıca, şimdiye kadar yalnızca bir PeVatron adayı potansiyel olarak bir süpernova kalıntısı ile ilişkilendirilmiştir.4,5.

Kozmik ışınları PeV enerjilerine hızlandırabilecek başka astrofiziksel nesneler de var. 2016 yılında, Namibya’da teleskoplar işleten Yüksek Enerjili Stereoskopik Sistem (HESS) İşbirliği, Galaktik Merkezden gelen gama ışınlarının tespit edildiğini bildirdi.6. Bu γ-ışınları, Galaktik Merkezdeki süper kütleli kara deliğin geçmiş aktivitesiyle ilişkili PeV kozmik ışınlarının izleyicileri olarak yorumlandı. Ayrıca, 2019’dan bu yana, dünyanın dört bir yanındaki diğer birçok teleskop, Galaksimizde, pulsar adı verilen yüksek oranda manyetize edilmiş, hızlı dönen kompakt yıldızlara veya yıldız oluşum bölgelerine yakın konumlardan 0.1 PeV’e yaklaşan veya aşan enerjilerde γ-ışını emisyonunu ölçtü.712 .

Önceki ölçümlerin hiçbiri LHAASO gözlemlerinin yüksek enerji erişimine sahip değildi. Son konfigürasyonunda, LHAASO, Su Cherenkov Dedektör Dizisi, Geniş Görüş Alanı Cherenkov Teleskop Dizisi ve Kilometre Kare Dizisi olarak bilinen üç dedektör alt sistemine sahip olacak. Mevcut makalede, yazarlar, yarı tamamlanmış Kilometre Kare Dizisi tarafından bir yıldan kısa bir sürede toplanan verileri kullanarak 12 PeVatron adayını belirlediler. LHAASO’yu tamamlamak ve daha fazla veri elde etmek, gözlem hassasiyetini artıracak ve PeVatron adayları tarafından üretilen gama ışınları için rapor edilen son derece yüksek enerjilerde daha fazla güven sağlayacaktır.

Bu adaylardan biri için, yazarlar, Kuğu takımyıldızı yönünden gelen, 1,4 PeV kadar yüksek enerjili gama ışınları tespit ettiler. Bu bulgu birçok araştırmacının dikkatini çekecek ve LHAASO İşbirliği içindeki ve dışındaki bilim adamları tarafından kesinlikle eleştirel olarak incelenecektir. Şaşırtıcı bir şekilde, hem Tibet ASγ İşbirliği12 ve Yüksek İrtifa Su Çerenkov (HAWC) İşbirliği13 göğün bu bölgesinden 0.1 PeV aşan γ-ışını emisyonu bildirdi. HAWC araştırmacıları bölgenin yüzey parlaklığını inceledi ve emisyonu, güçlü yıldız rüzgarları tarafından üretilen güçlü şok dalgalarının parçacıkları PeV enerjilerine hızlandırabileceği Cygnus OB2 yıldız kümesine bağladı. Gelecekte, LHAASO İşbirliği, yıldız kümelerinde kozmik ışın ivmesinin maksimum gücünü sınırlamak için benzer çalışmalar yapabilir.

Önümüzdeki birkaç yıl içinde yeni teleskoplar devreye girecek ve diğerleri planlama aşamasında. Cherenkov Teleskop Dizisi14 çok uluslu bir konsorsiyum tarafından Şili’deki ve İspanya’daki Kanarya Adaları’ndaki tesislerde yürütülecek yer tabanlı bir gözlemevidir. Başka bir astrofizikçi grubu, Güney Geniş Alan Gama Işını Gözlemevi’ni inşa etmeyi planlıyor15Güney Amerika’da. Geniş görüş alanı ile bu alet, Galaktik Merkez’in mükemmel bir manzarasını içeren Güney Yarımküre’nin gökyüzünün büyük alanlarını incelemek için ideal bir şekilde konumlandırılacaktır. Bu yeni nesil araçlar, Evrendeki madde ve enerjinin doğası ve taşınması hakkında daha fazla bilgi edinmek için PeVatronların ve diğer aşırı, muhtemelen beklenmedik yapıların işaretlerini arayacak.

Rekabet İlgi Alanları

Yazar, rekabet eden çıkarlar beyan etmemektedir.

Profesör

Hızlı ve temiz bir şekilde yapılan güneş pilleri için yük taşıyan filmler

Previous article

Doğal öldürücü hücreler, tümörleri dormansi haline getirir

Next article

You may also like

Comments

Comments are closed.

More in Gündem