Що прискорює космічні промені майже до швидкості світла? Астроном обмірковував це питання майже 100 років, і тепер нові докази підтверджують теорію, що існує протягом двох десятиліть, що космічні промені, ймовірно, живляться вибухами зірок і зоряного вітру. "Це відкриття прогнозувалося майже 20 років, але до цього часу жоден інструмент не був достатньо чутливим, щоб побачити це", - сказав Уїстан Бенбоу, астрофізик Смітсонівської астрофізичної обсерваторії, який координував цей проект для системи дуже енергійного радіаційного візуалізації телескопа (VERITAS ) співпраця.
Майже 100 років тому вчені виявили перші ознаки космічних променів, які насправді є не променями або променями, а субатомними частинками (в основному протонами), які проникають через космос майже зі швидкістю світла. Найенергійніші космічні промені вражають ударом фастболу на 98 миль / год, навіть якщо вони менші за атом. Астрономи сумнівалися, яка природна сила може прискорити частинки до такої швидкості.
Найрідкісніші космічні промені несуть у 100 мільярдів разів більше енергії, ніж генерується будь-яким прискорювачем частинок на Землі. Астрономи розробили геніальні методи виявлення космічних променів, що потрапили в атмосферу Землі. Однак виявлення космічних променів здалеку вимагає набагато більше зусиль.
ВЕРІТАС знайшов нові докази космічних променів у «Сигаровій галактиці», також відомій як Мессьє 82 (M82), який знаходиться в 12 мільйонах світлових років від Землі в напрямку сузір'я Великої Урси, що сильно підтримує довготривалих теорія про те, що надноркові та зоряні вітри від масивних зірок є домінуючими прискорювачами частинок космічних променів.
Галактики з високим рівнем утворення зірок, такі як М82, також відомі як галактики «зоряних вибухів», мають велику кількість наднових та масивних зірок. Якщо теорія дотримується, то галактики зіркових вибухів повинні містити більше космічних променів, ніж звичайні галактики. Відкриття VERITAS підтверджує це очікування, вказуючи на те, що щільність космічних променів у M82 приблизно в 500 разів перевищує середню щільність у нашій Галактиці, Чумацькому Шляху.
"Це відкриття забезпечує фундаментальне розуміння походження космічних променів", - сказав Рене Онг, професор фізики Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі та речник спільноти VERITAS.
Використання гамма-променів для виведення космічних променів
ВЕРІТАС не міг виявити космічні промені M82 безпосередньо, оскільки вони потрапили в пастку Сигари. Натомість ВЕРІТАС шукав підказки щодо наявності космічних променів: гамма-променів. Гамма-промені є найбільш енергійною формою світла, набагато потужнішою, ніж ультрафіолетове світло або навіть рентгенівські промені. Коли космічні промені взаємодіють з міжзоряним газом та випромінюванням у межах M82, вони виробляють гамма-промені, які можуть вийти із своєї домашньої галактики та дійти до сповіщувачів Землі.
Два роки присвячений збір даних знадобився, щоб дражнити слабкий сигнал, що надходить з M82.
«Ми знали, що виявлення M82 матиме важливі наукові наслідки. В результаті ми запланували надзвичайно тривалу експозицію одразу після того, як експеримент став повністю функціональним », - сказав Бенбоу. «Дані потрібно ретельно проаналізувати для отримання сигналу гамма-випромінювання, який в мільйон разів менше фонового шуму. Хоча сигнал є лише невеликою частиною даних, ми здійснили багато перевірок на предмет можливих упереджень і впевнені, що сигнал справжній ».
"Виявлення М82 вказує на те, що у Всесвіті повно природних прискорювачів частинок, і оскільки наземні обсерваторії гамма-променів продовжують удосконалюватися, подальше відкриття неминуче". заявив Мартін Поль, професор фізики Державного університету Айови, який допоміг очолити дослідження. Гамма-обсерваторія VHE нового покоління - Розширена система гамма-випромінювання (AGIS), вже розробляється.
VERITAS керується співпрацею понад 100 вчених з 22 різних установ США, Ірландії, Англії та Канади. Клацніть тут для отримання додаткової інформації про VERITAS.
Заголовок зображення: Композиція з багатохвильових зображень активної галактики M82 з Хаббла, Чандри та Шпіцера. Кредит: NASA, ESA, CXC та JPL-Caltech
Джерело: Центр астрофізики Гарвард Смітсоніан
