Čo zrýchľuje kozmické žiarenie na takmer rýchlosť svetla? Astronóm premýšľal nad touto otázkou takmer 100 rokov a teraz nový dôkaz podporuje teóriu držanú už dve desaťročia, podľa ktorej sú kozmické lúče pravdepodobne poháňané vybuchujúcimi hviezdami a hviezdnymi vetrami. „Tento objav sa predpovedal takmer 20 rokov, ale doteraz nebol žiadny nástroj dostatočne citlivý na to, aby ho videl,“ povedal Wystan Benbow, astrofyzik na Smithsonianskom astrofyzikálnom observatóriu, ktorý koordinoval tento projekt pre veľmi energický radiačný zobrazovací systém (VERITAS) ) spolupráca.
Pred takmer 100 rokmi vedci zistili prvé príznaky kozmického žiarenia, ktoré v skutočnosti nie sú lúčmi alebo lúčmi, ale subatomickými časticami (väčšinou protónmi), ktoré sa zipsom preplávajú priestorom takmer rýchlosťou svetla. Najenergetickejšie kozmické lúče zasiahli úder 98 míľového fastballu, aj keď sú menšie ako atóm. Astronómovia sa pýtali, akú prirodzenú silu môžu častice zrýchliť na takúto rýchlosť.
Najzriedkavejšie kozmické lúče prenášajú viac ako 100 miliárd krát toľko energie, akú generuje akýkoľvek urýchľovač častíc na Zemi. Astronómovia vymysleli dômyselné metódy na detekciu kozmického žiarenia, ktoré zasiahlo zemskú atmosféru. Odhaľovanie kozmického žiarenia z diaľky si však vyžaduje oveľa viac úsilia.
Spoločnosť VERITAS našla nové dôkazy o kozmických lúčoch v „Cigar Galaxy“, známej tiež ako Messier 82 (M82), ktorá sa nachádza 12 miliónov svetelných rokov od Zeme v smere na súhvezdie Ursa Major, ktoré silne podporuje dlhodobo držané teória, že supernovy a hviezdne vetry z masívnych hviezd sú dominantnými urýchľovačmi častíc kozmického žiarenia.
Galaxie s vysokou úrovňou formácie hviezd ako M82, známe tiež ako „hviezdicové“ galaxie, majú veľké množstvo supernov a obrovských hviezd. Ak platí teória, hviezdicové galaxie by mali obsahovať viac kozmických lúčov ako normálne galaxie. Objav VERITAS potvrdzuje toto očakávanie, čo naznačuje, že hustota kozmického žiarenia v M82 je približne 500-krát väčšia ako priemerná hustota v našej Galaxii, Mliečnej ceste.
„Tento objav poskytuje základné informácie o pôvode kozmických lúčov,“ uviedla Rene Ong, profesorka fyziky na Kalifornskej univerzite v Los Angeles a hovorca spolupráce VERITAS.
Použitie gama lúčov na odvodenie kozmických lúčov
VERITAS nedokázal priamo zistiť kozmické lúče M82, pretože sú zachytené v cigaretovej galaxii. Namiesto toho VERITAS hľadal stopy po prítomnosti kozmického žiarenia: gama lúče. Gama lúče sú najenergetickejšou formou svetla, oveľa silnejšou ako ultrafialové svetlo alebo dokonca röntgenové lúče. Keď kozmické lúče interagujú s medzihviezdnym plynom a žiarením v M82, produkujú gama lúče, ktoré potom môžu uniknúť svojej domácej galaxii a dosiahnuť pozemské detektory.
Trvalo dva roky zberu vyhradených údajov, aby sa škrtil slabý signál pochádzajúci z M82.
„Vedeli sme, že detekcia M82 bude mať významné vedecké dôsledky. V dôsledku toho sme naplánovali mimoriadne dlhú expozíciu okamžite po tom, čo bol experiment plne funkčný, “uviedol Benbow. „Údaje bolo potrebné dôkladne analyzovať, aby sa získal signál gama žiarenia, ktorý je viac ako miliónkrát menší ako šum v pozadí. Hoci je signál iba nepatrným zlomkom údajov, vykonali sme veľa kontrol možného skreslenia a sme si istí, že signál je pravý. “
"Detekcia M82 naznačuje, že vesmír je plný prírodných urýchľovačov častíc, a keďže sa pozemné observatóriá gama žiarenia neustále zlepšujú, sú nevyhnutné ďalšie objavy." povedal Martin Pohl, profesor fyziky na Iowskej štátnej univerzite, ktorý pomohol viesť štúdium. Už sa vyvíja ďalšia generácia gama lúčov VHE, pokročilý gama zobrazovací systém (AGIS).
VERITAS prevádzkuje spolupráca viac ako 100 vedcov z 22 rôznych inštitúcií v USA, Írsku, Anglicku a Kanade. Kliknite sem pre viac informácií o VERITAS.
Titulok olova: Kompozit z viacerých vlnových dĺžok aktívnej galaxie M82 od Hubble, Chandra a Spitzer. Kredit: NASA, ESA, CXC a JPL-Caltech
Zdroj: Harvard Smithsonian Centrum pre astrofyziku
