Astronomi jau sen ir domājuši, kur mūsu galaktikā rodas augstas enerģijas kosmiskie stari? Jauni novērojumi ar observatorijas palīdzību Liela augstuma ūdens Čerenkova eksperiments (HAWC) atklāja gandrīz neiespējamu kandidātu: pretējā gadījumā milzīgs molekulārais mākonis ir izplatīta parādība.
Kosmiskie stari vispār nav stari, bet gan sīkas daļiņas, kas pārvietojas pa Visumu gandrīz ar gaismas ātrumu. Tie var sastāvēt no elektroniem, protoniem vai pat smagāku elementu joniem. Tie tiek radīti visa veida augstas enerģijas procesos visā kosmosā, sākot no supernovas sprādzieniem līdz zvaigžņu saplūšanai un pat tad, kad melnais caurums iesūc gāzi. Kosmiskajiem stariem ir ļoti dažādas enerģijas, un vispārīgi runājot, augstākas enerģijas kosmiskie stari ir retāk sastopami nekā to radinieki ar zemāku enerģiju. Šī attiecība ļoti nedaudz mainās pie noteiktas enerģijas - 10^15 elektronvolti -, ko sauc par "ceļgalu". Elektronu volts jeb eV ir vienkārši veids, kā daļiņu fiziķi vēlas izmērīt enerģijas līmeni. Salīdzinājumam, jaudīgākais daļiņu paātrinātājs uz Zemes, lielais hadronu paātrinātājs, var sasniegt 13 × 10 ^ 12 eV, ko bieži apzīmē kā 13 teraelektronu voltus vai 13 TeV.
Kosmiskie stari, kuru enerģija pārsniedz 10-15 eV, ir daudz retāk, nekā varētu gaidīt. Tas lika astronomiem domāt, ka jebkādi kosmiskie stari šajā un augstākajā enerģijas līmenī nāk no ārpuses galaktikas, savukārt Piena ceļā notiekošie procesi spēj radīt kosmiskos starus līdz 10-15 eV ieskaitot. Neatkarīgi no tā, kas rada šos kosmiskos starus, tas atradīsies "peta" diapazonā un tādējādi vairāk nekā 1000 reižu jaudīgāks nekā mūsu labākie daļiņu paātrinātāji - dabiskie "pevatroni", kas klejo galaktikā.
Misija ir vienkārša: atrodiet PEV mēroga kosmisko staru avotu Piena ceļā. Bet, neskatoties uz viņu enerģiju, ir grūti noteikt to izcelsmi. Tas ir tāpēc, ka kosmiskie stari sastāv no lādētām daļiņām, un lādētās daļiņas, kas pārvietojas starpzvaigžņu telpā, reaģē uz mūsu galaktikas magnētisko lauku. Tātad, kad jūs redzat augstas enerģijas kosmisko staru, kas nāk no noteikta virziena debesīs, jums patiešām nav ne jausmas, no kurienes tas patiesībā nāca — tā ceļš ir bijis savīts un sagriezts ceļojumā uz Zemi. Bet tā vietā, lai tieši meklētu kosmiskos starus, mēs varam meklēt viņu radiniekus.
Kad kosmiskie stari nejauši ietriecas starpzvaigžņu gāzes mākonī, tie var izstarot gamma starus, augstas enerģijas starojuma veidu. Šie gamma stari iziet cauri galaktikai taisnā līnijā, ļaujot mums tieši noteikt to izcelsmi. Tāpēc, ja mēs redzam spēcīgu gamma staru avotu, mēs varam meklēt tuvumā esošos PEV kosmisko staru avotus.
Interesanti arī:
- Neitronu zvaigznes atstāj zelta un platīna mantojumu
- Kas palīdz atdzesēt karstās neitronu zvaigznes?
Šo metodi izmantoja pētnieku grupa, izmantojot HAWC, kas atrodas uz Sjerranegras vulkāna Meksikas dienvidu centrālajā daļā. HAWC "skatās" debesīs blakus tvertnēm, kas piepildītas ar īpaši tīru ūdeni. Kad lielas enerģijas daļiņas vai starojums sasniedz rezervuārus, tie izstaro zilas gaismas zibspuldzi, ļaujot astronomiem izsekot avotam debesīs.
Sīkāk rakstā, kas nesen publicēts žurnālā arXiv, astronomi ir identificējuši gamma staru avotu, kas pārsniedz 200 TeV un ko var radīt tikai vēl jaudīgāki kosmiskie stari - tādi kosmiskie stari, kas sasniedz PEV skalu. Avots ar nosaukumu HAWC J1825-134 atrodas aptuveni galaktikas centra virzienā. HAWC J1825-134 mums šķiet spilgts gamma staru plankums, ko izgaismo kāds nezināms kosmisko staru avots – iespējams, visspēcīgākais zināmais kosmisko staru avots Piena ceļā.
Vairāki bieži sastopami augstas enerģijas kosmisko staru avoti, kas tiek turēti aizdomās, atrodas dažu tūkstošu gaismas gadu attālumā no HAWC J1825-134, taču neviens no tiem nevar viegli izskaidrot signālu. Piemēram, pats galaktikas centrs ir zināms intensīvu kosmisko staru ģenerators, taču tas ir pārāk tālu no HAWC J1825-134, lai tas būtu attiecināms uz šiem mērījumiem. Ir dažas supernovas paliekas, un supernovas neapšaubāmi ir ļoti spēcīgas. Taču visas supernovas HAWC J1825-134 reģionā eksplodēja jau sen — pārāk sen, lai tagad radītu šos augstas enerģijas kosmiskos starus.
Pulsāri — blīvas, ātri rotējošas masīvu zvaigžņu kodolu paliekas — arī rada lielu daudzumu kosmisko staru. Bet arī tie atrodas pārāk tālu no gamma starojuma avota - no pulsāra nākošo elektronu un protonu enerģijas - tie vienkārši nav pietiekami augsti, lai ceļotu tūkstošiem gaismas gadu uz vietu, kur tiek izstarots gamma starojums.
Pārsteidzoši, ka šo rekordlielo kosmisko staru avots izrādījās neviens cits kā milzīgs molekulārais mākonis. Šie mākoņi ir milzīgi, neveikli radījumi, kas piepildīti ar putekļiem un gāzi, kas klīst pa galaktiku. Dažreiz viņi saraujas un kļūst par zvaigznēm, bet citādi viņi var palikt mierīgi un brīvi miljardiem gadu.
Mākoņu kompleksa iekšienē atrodas jaundzimušo zvaigžņu kopa, taču tiek uzskatīts, ka pat brīnišķīgākās un skaļākās jaunās zvaigznes nav pietiekami spēcīgas, lai palaistu šādus kosmiskos starus. Paši pētnieki atzīst, ka viņi nezina, kā šis mākonis to dara, bet kaut kā, kad neviens nepievērsa uzmanību, tas radīja dažas no visspēcīgākajām daļiņām visā galaktikā.
Lasi arī:
- Jaunā matērijas stāvoklī ir atklāts dīvains neitrāls elektrons
- Pieci veidi, kā mākslīgais intelekts var mums palīdzēt kosmosa izpētē