A NASA Fermi teleszkópja megerősíti, hogy a csillagroncs szélsőséges kozmikus részecskék forrása

Illusztráció: a NASA Fermi Gamma-ray űrteleszkópja munka közben. Köszönetnyilvánítás: a NASA Goddard Űrrepülési Központjának konceptuális képlaboratóriuma

A csillagászok régóta keresik galaxisunk legenergiásabb protonjainak kilövőhelyeit. A NASA Fermi Gamma-ray Űrteleszkópjának 12 évnyi adatait felhasználva most egy tanulmány megerősíti, hogy egy szupernóva-maradvány éppen ilyen hely.

Fermi kimutatta, hogy a felrobbant csillagok lökéshullámai a fényéhez hasonló sebességre stimulálják a részecskéket. Ezek a kozmikus sugaraknak nevezett részecskék általában protonok formájában vannak, de tartalmazhatnak atommagokat és elektronokat. Mivel mindegyik elektromos töltést hordoz, útjaik eltorzulnak, ahogy átszáguldanak galaxisunk mágneses terén. Mivel már nem tudjuk megmondani, melyik irányból jöttek, ez elfedi szülőhelyüket. Ám amikor ezek a részecskék a szupernóva maradványa közelében csillagközi gázzal ütköznek, árulkodó izzást keltenek a gamma-sugarakban – a legnagyobb energiájú fényben.

“Az elméletalkotók úgy vélik, hogy a Tejútrendszerben a legnagyobb energiájú kozmikus sugárzás protonjai elérik az egymilliómilliárd elektronvoltot vagy a PeV energiát” – mondta Ke Fang, a Madisoni Wisconsini Egyetem fizika professzora. “Nehéz volt meghatározni forrásaik pontos természetét, amelyeket PeVatronoknak nevezünk.”

A kaotikus mágneses mezők csapdájába esett részecskék ismételten áthaladnak a szupernóva lökéshullámán, és minden egyes lépéssel sebességet és energiát kapnak. Végül a maradék már nem tudja megtartani őket, és a csillagközi térbe repülnek.

A világ legerősebb részecskegyorsítója, a Large Hadron Collider által összegyűjtött energia körülbelül 10-szeresére növelve a PeV protonok teljesen ki fognak menekülni galaxisunkból.






Ismerje meg, hogyan találtak a csillagászok egy szupernóva-maradványt, amely a Föld legerősebb részecskegyorsítójánál 10-szer nagyobb energiára bocsátja ki a protonokat. Köszönetnyilvánítás: a NASA Goddard Űrrepülési Központja

A csillagászok azonosítottak néhány feltételezett PeVatront, köztük egyet galaxisunk közepén. Nyilvánvalóan a szupernóva-maradványok állnak a jelöltlista élén. De a körülbelül 300 ismert maradvány közül csak néhányat találtak, amelyek kellően nagy energiájú gamma-sugarakat bocsátanak ki.

Egy bizonyos csillagroncs sok figyelmet keltett a gamma-csillagászok körében. A G106.3+2.7 nevű üstökös alakú felhő körülbelül 2600 fényévre van a Cepheus csillagképben. Fényes pulzár borítja a szupernóva-maradvány északi végét, és a csillagászok úgy vélik, hogy mindkét objektum ugyanazon robbanás során keletkezett.

A fő műszer, a Fermi-féle Large Area Telescope milliárd elektronvoltos (GeV) gamma-sugarakat észlelt a maradvány megnyúlt farkából. (Összehasonlításképpen: a látható fény energiája körülbelül 2 és 3 elektronvolt között van.) A dél-arizonai Fred Lawrence Whipple Obszervatóriumban működő Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System (VERITAS) még nagyobb energiájú gamma-sugarakat rögzített ugyanabból a régióból. A mexikói Cserenkov Gamma-sugár Obszervatórium és a Tibet AS-Gamma Experiment is 100 billió elektronvolt (TeV) energiájú fotonokat észlelt a Fermi és a VERITAS által feltárt területről.

“Ez az objektum egy ideje nagy érdeklődést váltott ki, de ahhoz, hogy PeVatronként koronázzuk meg, be kell bizonyítanunk, hogy felgyorsítja a protonokat” – magyarázza Henrike Fleischhack, a Washingtoni Katolikus Egyetem és a NASA Goddard Space munkatársa. . Repülési központ Greenbeltben, Maryland államban. “A probléma az, hogy a néhány száz TeV-re gyorsított elektronok ugyanazt az emissziót képesek produkálni. Most, 12 év Fermi-adatai alapján, úgy gondoljuk, megmutattuk, hogy a G106.3+2.7 valóban egy PeVatron.”

Az eredményeket részletező tanulmány Fang vezetésével augusztus 10-én jelent meg a folyóiratban Fizikai értékelő levelek.






Ez a sorozat három energiatartományban hasonlítja össze a Fermi eredményeit. A Pulsar J2229+6114 a csúcson lévő ragyogó forrás, a G106.3+2.7 szupernóva-maradvány északi csúcsa (zöld körvonallal). Az egyes energiatartományokban a sorozat először a gamma-sugarak számát, majd a többletmennyiséget mutatja a modell háttérrel kapcsolatos elvárásaihoz képest. A világosabb színek nagyobb számú gammasugárzást vagy túlzott mennyiséget jeleznek. A legmagasabb energiáknál új gamma-forrás jön létre, amely akkor keletkezik, amikor a szupernóva lökéshulláma által felgyorsított protonok egy közeli gázfelhőbe ütköznek. Köszönetnyilvánítás: NASA/Fermi/Fang és társai, 2022

A J2229+6114 jelű pulzár forgás közben világítótorony-szerű jelzőfényben bocsátja ki saját gamma sugarait, és ez az izzás néhány GeV energiával uralja a régiót. A legtöbb kibocsátás a pulzár forgásának első felében történik. A csapat gyakorlatilag letiltotta a pulzárt azáltal, hogy csak a ciklus utolsó részéből érkező gamma-sugarakat elemezte. 10 GeV alatt nincs jelentős emisszió a maradvány végéből.

Ezen energia felett a pulzár interferenciája elhanyagolható, és a további forrás nyilvánvalóvá válik. A csapat részletes elemzése túlnyomórészt a PeV protonokat részesíti előnyben, mint a gamma-sugarakat meghajtó részecskéket.

“Eddig a G106.3+2.7 egyedülálló, de kiderülhet, hogy ez a szupernóva-maradványok új populációjának legfényesebb tagja, amely gamma-sugarakat bocsát ki, amelyek elérik a TeV energiákat” – jegyzi meg Fang. “Többjüket a Fermi és a nagyon nagy energiájú gamma-obszervatóriumok jövőbeni megfigyelései fedezhetik fel.”

A NASA kozmikus rejtélyeket kutat – és ennek a rejtvénynek a megoldásához több mint egy évtizednyi fejlett megfigyelés kellett.


Egy ősi rejtély feltárása: honnan származnak a Tejútrendszer kozmikus sugarai


Több információ:
Ke Fang és munkatársai, Evidence for PeV proton acceleration from Fermi-LAT SNR G106.3 + 2.7, Fizikai értékelő levelek (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.071101

Idézet: A NASA Fermi teleszkópja megerősíti, hogy a csillagroncs szélsőséges kozmikus részecskék forrása (2022, augusztus 10.), 2022. augusztus 11-én letöltve a https://phys.org/news/2022-08-nasa-fermi-telescope-star-source.html webhelyről

Ez a dokumentum szerzői jogvédelem alatt áll. A személyes tanulmányi vagy kutatási célú tisztességes bánásmódon kívül semmi más nem reprodukálható írásos engedély nélkül. A tartalom kizárólag tájékoztató jellegű.

Leave a Comment

%d bloggers like this: