Uzay

Sonunda Galaksimizdeki Kozmik Süper Hızlandırıcıların İlk Kanıtı Elimizde

0

Samanyolu boyunca algılanan bir kozmik gama ışını, 957 trilyon elektronvoltunda (teraelektronvoltlar veya TeV) şimdiye kadar bulduğumuz en enerjik rekoru kırdı.

Bu sadece önceki rekoru iki katından fazla değil, bizi petaelektronvolt aralığına yaklaştırıyor (bu bir katrilyon elektronvolttur) – nihayet Samanyolu’ndaki bu enerjilere fotonları artırabilen kozmik süper hızlandırıcıların varlığını doğruluyor.

Böyle bir süper hızlandırıcıya PeVatron denir ve onları bulmak galakside yayılan yüksek enerjili gama ışınlarını neyin ürettiğini anlamamıza yardımcı olabilir.

Çin’deki Çin Bilimler Akademisi’nden fizikçi Jing Huang, “Bu öncü çalışma, aşırı Evren’in keşfi için yeni bir pencere açıyor,” dedi. “Gözlemsel kanıtlar, bir yüzyıldan fazla bir süredir insanlığı şaşırtan kozmik ışın kökenlerini ortaya çıkarmaya yönelik önemli bir kilometre taşını işaret ediyor.”

Tespit, ekip tarafından 398 TeV aralığının üzerinde, 1990’dan beri Tibet’te Çin ve Japonya tarafından ortaklaşa işletilen bir tesis olan ASgamma’da tespit edilen 23 ultra yüksek enerjili gama ışınıyla en enerjik olanıydı.

İlginç bir şekilde ve Yengeç Bulutsusu’na kadar izlenen önceki rekor sahibinin aksine, bu 23 gama ışını bir kaynağa geri dönmüyor gibi göründü, ancak galaktik disk boyunca dağınık bir şekilde yayıldı.

resim 1Gama ışınlarının dağılımı. (HEASARC / LAMBDA / NASA / GFSC)

Yukarıda: Gama ışını dağılımı. Galaktik düzlem ortadaki parıltıdır; gri alanlar ASgamma’nın görüş alanının dışındadır.

Bununla birlikte, Samanyolu’nda PeVatron’ları nerede aramayı deneyebileceğimizi yine de söyleyebilirler – bu da bizi nihayet Evrenin en güçlü kozmik ışınlarının nerede doğduğunu keşfetmeye götürebilir.

Öncelikle kozmik ışınlar ile gama ışınları arasında bir ayrım yapmamız gerekiyor. Kozmik ışınlar, neredeyse ışık hızında sürekli olarak uzayda akan proton ve atom çekirdeği gibi parçacıklardır.

Ultra yüksek enerjili kozmik ışınların, süpernova ve süpernova kalıntıları, yıldız oluşum bölgeleri ve güçlü manyetik alanların parçacıkları hızlandırabildiği süper kütleli kara delikler gibi kaynaklardan geldiği düşünülmektedir. Ancak bu fikirleri gözlemlerle tespit etmek zor çünkü kozmik ışınlar bir elektrik yükü taşıyor; bu, galaksinin kesinlikle yüklü olduğu bir manyetik alan içinde seyahat ettiklerinde yönlerinin değiştiği anlamına gelir.

Fakat! Bu güçlü küçük parçacıklar, sonuçsuz bir şekilde gezinmekle kalmıyor. Yıldızlararası ortamla etkileşime girebilirler – yıldızlar arasındaki boşlukta dolaşan gaz ve toz – bu da kozmik ışın ebeveynlerinin enerjisinin yaklaşık yüzde 10’u ile yüksek enerjili gama ışını fotonları üretir.

Bu PeVatron’a yakın bir yerde gerçekleşir ve gama ışınları elektrik yüküne sahip değildir, bu nedenle manyetik alanlardan tamamen etkilenmeden doğrudan A’dan B’ye uzayı yakınlaştırırlar.

260593 webTibet hava duşu dizisi deniz seviyesinden 4,300 m yüksekte bulunur. (Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü)

Şanslıysak, B Dünya’dır; gama ışını atmosferimizle çarpışarak zararsız parçacıklardan oluşan basamaklı bir duş oluşturur. ASgamma’nın yüzey Air Shower dizisinin aldığı bu duştur.

Kozmik ışınların ürettiği müonları tespit etmek için 2014 yılında yeraltı suyu Cherenkov dedektörleri eklendi ve bu da Dünya’daki bilim adamlarının gama ışını duşlarını daha temiz bir şekilde algılamak ve yeniden yapılandırmak için arka plandaki kozmik ışın verilerini çıkarmasına izin verdi.

İşbirliği, rekor kıran Yengeç Bulutsusu gama ışınını bu şekilde tespit etti; ve şimdi, rekor kıran PeV aralığı gama ışını da dahil olmak üzere 23 ultra yüksek enerjili gama ışınlarını nasıl bulduklarını.

260591 webÇerenkov tipi müon dedektörleri 2014 yılında eklendi. (Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü)

Araştırmacılar, bunların varlığı ve dağınık dağılımının, belki de 10 PeV aralığına kadar hızlandırılmış protonların varlığını ima ettiğini, bu da Samanyolu boyunca dağılmış her yerde bulunan PeVatron’ları önerdiğini söyledi.

Bir sonraki adım onları bulmaya çalışmak olacaktır. En azından bazılarının neslinin tükenmiş olması ve artık aktif olmaması mümkündür, kanıt olarak yalnızca kozmik ışınlar ve gama ışınları kalır.

Japonya’daki Tokyo Üniversitesi’nden astrofizikçi Masato Takita, “Dinozorlar gibi nesli tükenmiş ölü PeVatronlardan, yalnızca ayak izini görebiliriz – birkaç milyon yıl boyunca ürettikleri kozmik ışınlar, galaktik diske yayıldı,” dedi.

“Gerçek, aktif PeVatronları bulabilirsek, daha birçok soruyu inceleyebiliriz. PeV altı gama ışınlarımızı ve ilgili kozmik ışınlarımızı ne tür bir yıldız yayar? Bir yıldız kozmik ışınları PeV enerjilerine kadar nasıl hızlandırabilir? Işınlar nasıl yayılır? galaktik diskimizin içinde mi? “

Hatta – pek çok şeyde olduğu gibi – tüm bu soruların birden fazla cevabı olması bile mümkündür.

Hem ASgamma hem de Büyük Yüksek İrtifa Hava Duşu Gözlemevi, Cherenkov Teleskop Dizisi ve Güney Geniş Alan Gama Işını Gözlemevi gibi gelecekteki dedektörlerden gelecek çalışmalar nihayet onları bulmamıza yardımcı olabilir.

Araştırma yayınlandı Fiziksel İnceleme Mektupları.

.

Profesör

Bir bilim adamı çiftinin ‘iki vücut problemini’ çözmek için beş önerisi

Previous article

Bebek yıldızlar galaksinin zorlu bir bölümünde bunu başarıyor: Araştırmada Öne Çıkanlar

Next article

You may also like

Comments

Comments are closed.

More in Uzay