Co urychluje kosmické paprsky téměř na rychlost světla? Astronom uvažoval o této otázce téměř 100 let a nyní nové důkazy podporují teorii drženou po dvě desetiletí, že kosmické paprsky jsou pravděpodobně poháněny vybuchujícími hvězdami a hvězdnými větry. "Tento objev byl předpovídán téměř 20 let, ale dosud žádný nástroj nebyl dostatečně citlivý, aby to viděl," řekl Wystan Benbow, astrofyzik z Smithsonian Astrofyzical Observatory, který koordinoval tento projekt pro velmi energický radiační zobrazovací systém dalekohledu (VERITAS) ) spolupráce.
Před téměř 100 lety vědci zjistili první známky kosmického záření, které ve skutečnosti nejsou paprsky nebo paprsky, ale subatomické částice (většinou protony), které se zipem prostorem přibližují téměř rychlostí světla. Nejenergičtější kosmické paprsky zasáhly úderem 98 mílí rychlého míče, i když jsou menší než atom. Astronomové se ptali, jaká přirozená síla může částice urychlit na takovou rychlost.
Nejvzácnější kosmické paprsky nesou více než 100 miliardkrát tolik energie, jakou generuje jakýkoli urychlovač částic na Zemi. Astronomové vymysleli geniální metody detekce kosmických paprsků, které zasáhly zemskou atmosféru. Detekce kosmických paprsků z dálky však vyžaduje mnohem více úsilí.
VERITAS našel nové důkazy pro kosmické paprsky v „Cigar Galaxy“, známé také jako Messier 82 (M82), která se nachází 12 miliónů světelných let od Země ve směru souhvězdí Ursa Major, která silně podporuje dlouho držené teorie, že supernovy a hvězdné větry z hmotných hvězd jsou dominantními urychlovači částic kosmického paprsku.
Galaxie s vysokou úrovní tvorby hvězd, jako je M82, známé také jako „hvězdice“, mají velké množství supernov a hmotných hvězd. Pokud teorie trvá, galaxie hvězdice by měly obsahovat více kosmických paprsků než normální galaxie. Objev VERITAS toto očekávání potvrzuje, což naznačuje, že hustota kosmického paprsku v M82 je přibližně 500násobkem průměrné hustoty v naší Galaxii, Mléčné dráze.
"Tento objev poskytuje základní vhled do původu kosmických paprsků," řekla Rene Ong, profesor fyziky na Kalifornské univerzitě v Los Angeles a mluvčí spolupráce VERITAS.
Použití gama paprsků k odvození kosmických paprsků
VERITAS nemohl detekovat kosmické paprsky M82 přímo, protože jsou uvězněny v doutní galaxii. Místo toho VERITAS hledal stopy k přítomnosti kosmických paprsků: gama paprsky. Gama paprsky jsou nejenergičtější formou světla, mnohem silnější než ultrafialové nebo dokonce rentgenové. Když kosmické paprsky interagují s mezihvězdným plynem a zářením v M82, produkují gama paprsky, které pak mohou uniknout své domovské galaxii a dosáhnout pozemských detektorů.
Trvalo dva roky sběru vyhrazených dat, abych vyklidil slabý signál přicházející z M82.
"Věděli jsme, že detekce M82 bude mít důležité vědecké důsledky." V důsledku toho jsme naplánovali výjimečně dlouhou expozici ihned poté, co byl experiment plně funkční, “řekl Benbow. "Data musela být pečlivě analyzována, aby se získal signál gama paprsku, který je více než milionkrát menší než šum v pozadí." Přestože je signál jen nepatrným zlomkem dat, provedli jsme mnoho kontrol možného zkreslení a jsme si jisti, že signál je pravý. “
"Detekce M82 naznačuje, že vesmír je plný přírodních urychlovačů částic, a jak se pozemní observatoře gama paprsků stále zlepšují, jsou nevyhnutelné další objevy." uvedl Martin Pohl, profesor fyziky na Iowské státní univerzitě, který pomohl vést studium. Další generace gama observatoře VHE, Advanced Gamma-ray Imaging System (AGIS), je již ve vývoji.
VERITAS je provozován ve spolupráci více než 100 vědců z 22 různých institucí ve Spojených státech, Irsku, Anglii a Kanadě. Klikněte zde pro více informací o VERITAS.
Titulek olověného obrazu: Složený obraz z více vlnových délek aktivní galaxie M82 od Hubble, Chandra a Spitzer. Kredit: NASA, ESA, CXC a JPL-Caltech
Zdroj: Harvard Smithsonian Centrum pro astrofyziku
