Астрономите смятат, че най-накрая знаят източника на космическите лъчи на Млечния път

(Научна фотобиблиотека - Мехау Кулик/Гети изображения)

Преди около век учените започнаха да осъзнават, че част от радиацията, която откриваме в земната атмосфера, не е локална по произход.

Това в крайна сметка доведе до откриването на космически лъчи, високоенергийни протони и атомни ядра, които са били лишени от своите електрони и ускорени до релативистични скорости (близки до скоростта на светлината).

Все още обаче има няколко мистерии около този странен (и потенциално смъртоносен) феномен.



Това включва въпроси относно техния произход и как основният компонент на космическите лъчи (протоните) се ускоряват до такава висока скорост.

Благодарение на нови изследвания, ръководени от университета в Нагоя, учените са определили количествено количеството космически лъчи, произведени в остатък от свръхнова за първи път.

Това изследване помогна за разрешаването на 100-годишна мистерия и е важна стъпка към точното определяне откъде идват космическите лъчи.

Докато учените теоретизират, че космическите лъчи произхождат от много източници – нашето Слънце, свръхнови, гама-лъчи (GRB) и Активни галактически ядра (известни още като квазари) – точният им произход е загадка, откакто са открити за първи път през 1912 г.

По подобен начин астрономите са теоретизирали, че остатъците от свръхнови (последствията от експлозии на свръхнови) са отговорни за ускоряването им до почти скоростта на светлината.

Докато пътуват през нашата галактика, космическите лъчи играят роля в химическата еволюция на междузвездната среда (ISM). Като такова, разбирането на техния произход е от решаващо значение за разбирането как се развиват галактиките.

През последните години подобрените наблюдения накараха някои учени да спекулират, че остатъците от свръхнови пораждат космически лъчи, тъй като протоните, които те ускоряват, взаимодействат с протоните в ISM, за да създадат много високоенергийни (VHE) гама лъчи.

Гама-лъчите обаче се произвеждат и от електрони, които взаимодействат с фотони в ISM, които могат да бъдат под формата на инфрачервени фотони или радиация от Космически микровълнов фон (CMB). Следователно определянето кой източник е по-голям е от първостепенно значение за определяне на произхода на космическите лъчи.

Надявайки се да хвърли светлина върху това, изследователският екип, включващ членове от университета в Нагоя, Национална астрономическа обсерватория на Япония (NAOJ) и Университета на Аделаида, Австралия – наблюдава остатъка от свръхнова RX J1713.7?3946 (RX J1713).

Ключът към тяхното изследване беше новият подход, който разработиха за количествено определяне на източника на гама-лъчи в междузвездното пространство.

Предишни наблюдения показват, че интензитетът на гама-лъчите VHE, причинени от протони, които се сблъскват с други протони в ISM, е пропорционален на плътността на междузвездния газ, която се забелязва с помощта на радиоизображение.

От друга страна, гама-лъчите, причинени от взаимодействието на електрони с фотони в ISM, също се очаква да бъдат пропорционални на интензитета на нетермичните рентгенови лъчи от електрони.

За целите на своето изследване екипът разчита на данни, получени от High Energy Stereoscopic System (HESS), гама-обсерватория VHE, разположена в Намибия (и управлявана от Института за ядрена физика Макс Планк).

След това те комбинираха това с рентгенови данни, получени от обсерваторията на X-ray Multi-Mirror Mission (XMM-Newton) на ESA и данни за разпределението на газ в междузвездната среда.

След това те комбинираха и трите набора от данни и установиха, че протоните представляват 67 ± 8 процента от космическите лъчи, докато електроните на космическите лъчи представляват 33 ± 8 процента - приблизително разделение 70/30.

Тези открития са новаторски, тъй като за първи път възможният произход на космическите лъчи е количествено определен. Те също така представляват най-категоричното доказателство до момента, че остатъците от свръхнови са източник на космически лъчи.

Тези резултати също така демонстрират, че гама-лъчите от протони са по-често срещани в богатите на газ междузвездни региони, докато тези, причинени от електрони, се засилват в бедните на газ региони.

Това подкрепя прогнозите на много изследователи, а именно, че двата механизма работят заедно, за да повлияят на развитието на ISM.

Казах Почетният професор Ясуо Фукуи, който беше водещият автор на изследването: „Този ​​нов метод не би могъл да бъде осъществен без международно сътрудничество. [Това] ще бъде приложено към повече остатъци от свръхнови, като се използва следващото поколение гама-телескоп CTA (Cherenkov Telescope Array) в допълнение към съществуващите обсерватории, което значително ще напредне в изследването на произхода на космическите лъчи.

В допълнение към ръководенето на този проект, Фукуи работи за количествено определяне на разпределението на междузвездния газ от 2003 г., използвайки НАНТЕН радиотелескоп в Обсерваторията Белс в Чили и Австралийски телескоп Compact Array .

Благодарение на професор Гавин Роуел и д-р Сабрина Айнеке от университета в Аделаида (съавтори на изследването) и H.E.S.S. екип, пространствената разделителна способност и чувствителността на обсерваториите за гама лъчи най-накрая достигнаха точката, в която е възможно да се направят сравнения между двете.

Междувременно съавторът д-р Хидетоши Сано от NAOJ ръководи анализа на архивни набори от данни от обсерваторията XMM-Newton. В това отношение това проучване също така показва как международното сътрудничество и споделянето на данни позволяват всякакви авангардни изследвания.

Наред с подобрените инструменти, подобрените методи и по-големите възможности за сътрудничество водят до епоха, в която астрономическите пробиви стават редовно явление!

Тази статия е публикувана първоначално от Вселената днес . Прочетете оригинална статия .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.