Astronomai jau seniai domėjosi, iš kur mūsų galaktikoje atsiranda didelės energijos kosminiai spinduliai? Nauji stebėjimai su observatorijos pagalba Didelio aukščio vandens Čerenkovo eksperimentas (HAWC) atrado beveik neįmanomą kandidatą: kitaip milžiniškas molekulinis debesis yra įprastas reiškinys.
Kosminiai spinduliai yra visai ne spinduliai, o mažytės dalelės, sklindančios per visatą beveik šviesos greičiu. Jie gali būti sudaryti iš elektronų, protonų ar net sunkesnių elementų jonų. Jie sukuriami įvairiuose didelės energijos procesuose visame kosmose, nuo supernovos sprogimų iki žvaigždžių susiliejimo ir net tada, kai juodoji skylė įsiurbia dujas. Kosminiai spinduliai būna įvairių energijų, o paprastai kalbant, didesnės energijos kosminiai spinduliai yra mažiau paplitę nei jų mažesnės energijos pusbroliai. Šis santykis labai nežymiai keičiasi esant tam tikrai energijai – 10^15 elektronvoltų, kuri vadinama „keliu“. Elektronų voltas arba eV yra tiesiog būdas, kuriuo dalelių fizikai mėgsta matuoti energijos lygį. Palyginimui, galingiausias dalelių greitintuvas Žemėje – Didysis hadronų greitintuvas gali pasiekti 13×10^12 eV, o tai dažnai įvardijama kaip 13 teraelektronų voltų arba 13 TeV.
Kosminiai spinduliai, kurių energija viršija 10–15 eV, yra daug retesni, nei galima tikėtis. Tai paskatino astronomus manyti, kad bet kokie tokio ir aukštesnio energijos lygio kosminiai spinduliai ateina iš galaktikos ribų, o Paukščių Tako procesai gali sukurti iki 10–15 eV imtinai kosminius spindulius. Kad ir kas sukurtų šiuos kosminius spindulius, bus „peta“ diapazone ir todėl bus daugiau nei 1000 kartų galingesnis už mūsų geriausius dalelių greitintuvus – natūralius „pevatronus“, klajojančius po galaktiką.
Misija paprasta: suraskite PEV masto kosminių spindulių šaltinį Paukščių Take. Tačiau nepaisant jų energijos, sunku nustatyti jų kilmę. Taip yra todėl, kad kosminiai spinduliai susideda iš įkrautų dalelių, o įkrautos dalelės, keliaujančios tarpžvaigždinėje erdvėje, reaguoja į mūsų galaktikos magnetinį lauką. Taigi, kai matote didelės energijos kosminį spindulį, sklindantį iš tam tikros krypties danguje, jūs tikrai neįsivaizduojate, iš kur jis iš tikrųjų atsirado – jo kelias buvo vingiuotas ir iškraipytas kelionėje į Žemę. Tačiau užuot ieškoję tiesiogiai kosminių spindulių, galime ieškoti jų giminaičių.
Kai kosminiai spinduliai netyčia patenka į tarpžvaigždinių dujų debesį, jie gali skleisti gama spindulius – didelės energijos spinduliuotės formą. Šie gama spinduliai praeina per galaktiką tiesia linija, todėl galime tiesiogiai nustatyti jų kilmę. Todėl, jei matome stiprų gama spindulių šaltinį, galime ieškoti netoliese esančių PEV kosminių spindulių šaltinių.
Taip pat įdomu:
- Neutroninės žvaigždės palieka aukso ir platinos palikimą
- Kas padeda atvėsti karštoms neutroninėms žvaigždėms?
Šį metodą naudojo tyrėjų grupė, naudojusi HAWC, esantį ant Siera Negros ugnikalnio pietų centrinėje Meksikoje. HAWC „žiūri“ į dangų šalia rezervuarų, pripildytų itin gryno vandens. Kai didelės energijos dalelės ar spinduliuotė patenka į rezervuarus, jie skleidžia mėlynos šviesos blyksnį, leidžiantį astronomams atsekti šaltinį danguje.
Neseniai žurnale arXiv paskelbtame dokumente astronomai nustatė daugiau nei 200 TeV gama spindulių šaltinį, kurį gali sukurti tik dar galingesni kosminiai spinduliai – tokie kosminiai spinduliai, kurie pasiekia PEV skalę. Šaltinis, pavadintas HAWC J1825-134, yra maždaug link galaktikos centro. HAWC J1825-134 mums atrodo kaip ryškus gama spindulių pleistras, apšviestas kažkokio nežinomo kosminių spindulių šaltinio – galbūt galingiausio žinomo kosminių spindulių šaltinio Paukščių Take.
Keletas įprastų didelės energijos kosminių spindulių šaltinių yra kelių tūkstančių šviesmečių atstumu nuo HAWC J1825-134, tačiau nė vienas iš jų negali lengvai paaiškinti signalo. Pavyzdžiui, pats galaktikos centras yra žinomas intensyvių kosminių spindulių generatorius, tačiau jis yra per toli nuo HAWC J1825-134, kad būtų susijęs su šiais matavimais. Yra keletas supernovų liekanų, o supernovos neabejotinai yra labai galingos. Tačiau visos supernovos HAWC J1825-134 regione sprogo seniai – per seniai, kad dabar būtų galima sukurti šiuos didelės energijos kosminius spindulius.
Pulsarai – tankios, greitai besisukančios masyvių žvaigždžių šerdies liekanos – taip pat gamina daugybę kosminių spindulių. Tačiau jie taip pat yra per toli nuo gama spinduliuotės šaltinio – elektronų ir protonų energijos, sklindančios iš pulsaro – jie tiesiog nėra pakankamai aukšti, kad nukeliautų tūkstančius šviesmečių ten, kur skleidžiama gama spinduliuotė.
Keista, bet šių rekordinių kosminių spindulių šaltinis pasirodė esąs ne kas kitas, o milžiniškas molekulinis debesis. Šie debesys yra milžiniškos, gremėzdiškos būtybės, pripildytos dulkių ir dujų, kurios klaidžioja po galaktiką. Kartais jie susitraukia ir tampa žvaigždėmis, bet kitu atveju gali likti ramūs ir palaidi milijardus metų.
Debesų komplekso viduje yra naujagimių žvaigždžių spiečius, tačiau manoma, kad net įmantriausios ir garsiausios jaunos žvaigždės nėra pakankamai galingos, kad paleistų tokius kosminius spindulius. Patys tyrėjai pripažįsta nežinantys, kaip šis debesis tai daro, bet kažkaip, kai niekas nekreipė dėmesio, jis sukūrė galingiausias daleles visoje galaktikoje.
Taip pat skaitykite:
- Keistas neutralus elektronas buvo atrastas naujoje materijos būsenoje
- Penki būdai, kaip dirbtinis intelektas gali padėti mums tyrinėti kosmosą