Gökbilimciler, yüksek enerjili kozmik ışınların galaksimizde nereden kaynaklandığını uzun zamandır merak ediyorlardı. Gözlemevi yardımıyla yeni gözlemler Yüksek İrtifa Suyu Çerenkov Deneyi (HAWC) neredeyse imkansız bir aday keşfetti: Aksi takdirde, dev bir moleküler bulut yaygın bir fenomendir.
Kozmik ışınlar hiç ışın değil, evrende neredeyse ışık hızında dolaşan küçük parçacıklardır. Elektronlardan, protonlardan ve hatta daha ağır elementlerin iyonlarından oluşabilirler. Süpernova patlamalarından yıldız birleşmelerine ve hatta bir karadeliğin gaz emmesine kadar, evrendeki her türlü yüksek enerjili süreçte yaratılırlar. Kozmik ışınlar çok çeşitli enerjilerde gelir ve genel olarak konuşursak, yüksek enerjili kozmik ışınlar, düşük enerjili kuzenlerinden daha az yaygındır. Bu oran, "diz" adı verilen belirli bir enerjide - 10^15 elektron volt - çok az değişir. Elektron voltu veya eV, parçacık fizikçilerinin enerji düzeylerini ölçmeyi sevdikleri yoldur. Karşılaştırma için, Dünya üzerindeki en güçlü parçacık çarpıştırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı, genellikle 13 teraelektron volt veya 10 TeV olarak adlandırılan 12×13^13 eV'ye ulaşabilir.
Enerjisi 10-15 eV'nin üzerinde olan kozmik ışınlar tahmin edilenden çok daha nadirdir. Bu, gökbilimcileri, bu enerji seviyesindeki ve üzerindeki herhangi bir kozmik ışının galaksinin dışından geldiğine, Samanyolu'ndaki süreçlerin ise 10-15 eV'ye (dahil) kadar kozmik ışınlar üretebildiğine inanmaya yöneltmiştir. Bu kozmik ışınları yaratan her neyse, "peta" aralığında olacak ve bu nedenle en iyi parçacık hızlandırıcılarımızdan - galakside dolaşan doğal "pevatronlardan" 1000 kat daha güçlü olacak.
Görev basit: Samanyolu'ndaki PEV ölçekli kozmik ışınların kaynağını bulun. Ancak enerjilerine rağmen kökenlerini belirlemek zordur. Bunun nedeni, kozmik ışınların yüklü parçacıklardan oluşması ve yıldızlararası uzayda seyahat eden yüklü parçacıkların galaksimizin manyetik alanına tepki vermesidir. Bu nedenle, gökyüzünde belirli bir yönden gelen yüksek enerjili bir kozmik ışın gördüğünüzde, gerçekte nereden geldiği hakkında hiçbir fikriniz olmaz - Dünya'ya olan yolculuğu sırasında yolu bükülmüş ve çarpılmıştır. Ancak doğrudan kozmik ışınları aramak yerine akrabalarını arayabiliriz.
Kozmik ışınlar yanlışlıkla bir yıldızlararası gaz bulutuna çarptığında, yüksek enerjili bir radyasyon şekli olan gama ışınları yayabilir. Bu gama ışınları galaksiden düz bir çizgi halinde geçerek kökenlerini doğrudan belirlememizi sağlar. Bu nedenle, güçlü bir gama ışını kaynağı görürsek, yakındaki PEV kozmik ışın kaynaklarını arayabiliriz.
Ayrıca ilginç:
- Nötron yıldızları altın ve platin mirası bırakıyor
- Sıcak nötron yıldızlarını soğutmaya ne yardımcı olur?
Bu yöntem, güney-orta Meksika'daki Sierra Negra yanardağı üzerinde bulunan HAWC'yi kullanan bir grup araştırmacı tarafından kullanıldı. HAWC, ultra saf suyla dolu tankların yanında gökyüzüne "bakıyor". Yüksek enerjili parçacıklar veya radyasyon rezervuarlara çarptığında, gökbilimcilerin gökyüzündeki kaynağı izlemesine izin veren mavi bir ışık yayarlar.
Yakın zamanda arXiv dergisinde yayınlanan bir makalede ayrıntılı olarak, gökbilimciler, yalnızca daha güçlü kozmik ışınlar tarafından üretilebilen, 200 TeV'yi aşan bir gama ışınları kaynağı belirlediler - PEV ölçeğine ulaşan kozmik ışınlar türü. HAWC J1825-134 adlı kaynak, yaklaşık olarak Galaksinin merkezine doğru yer almaktadır. HAWC J1825-134 bize bilinmeyen bir kozmik ışın kaynağı tarafından aydınlatılan parlak bir gama ışını yaması gibi görünüyor - muhtemelen Samanyolu'ndaki bilinen en güçlü kozmik ışın kaynağı.
Birkaç yaygın yüksek enerjili kozmik ışın kaynağı şüphelisi, HAWC J1825-134'ün birkaç bin ışıkyılı yakınındadır, ancak bunların hiçbiri sinyali kolayca açıklayamaz. Örneğin, galaktik merkezin kendisi, yoğun kozmik ışınların bilinen bir üreticisidir, ancak bu ölçümlerle ilgili olamayacak kadar HAWC J1825-134'ten çok uzaktır. Bazı süpernova kalıntıları var ve süpernovalar kuşkusuz çok güçlü. Ancak HAWC J1825-134 bölgesindeki tüm süpernovalar uzun zaman önce patladı - şimdi bu yüksek enerjili kozmik ışınları üretmek için çok uzun zaman önce.
Büyük kütleli yıldızların çekirdeklerinin yoğun, hızla dönen kalıntıları olan atarcalar da bol miktarda kozmik ışın üretir. Ama onlar da gama radyasyonunun kaynağından - atarcadan gelen elektronların ve protonların enerjisi - çok uzaktalar, gama radyasyonunun yayıldığı yere binlerce ışıkyılı yolculuk edecek kadar yüksek değiller.
Şaşırtıcı bir şekilde, rekor kıran bu kozmik ışınların kaynağının dev bir moleküler buluttan başkası olmadığı ortaya çıktı. Bu bulutlar, galakside dolaşan toz ve gazla dolu dev, hantal yaratıklardır. Bazen büzülürler ve yıldız olurlar, ancak aksi takdirde milyarlarca yıl boyunca hareketsiz ve gevşek kalabilirler.
Bulut kompleksinin içinde yeni doğmuş yıldızlardan oluşan bir küme var, ancak en gösterişli ve en gürültülü genç yıldızların bile bu tür kozmik ışınları fırlatacak kadar güçlü olduğu düşünülmüyor. Araştırmacıların kendileri, bu bulutun bunu nasıl yaptığını bilmediklerini itiraf ediyorlar, ancak bir şekilde, kimse dikkat etmezken, tüm galaksideki en güçlü parçacıklardan bazılarını üretti.
Ayrıca okuyun:
- Maddenin yeni bir durumunda garip bir nötr elektron keşfedildi
- Yapay zekanın uzay araştırmalarında bize yardımcı olabileceği beş yol