Við getum loksins vitað hvaðan geimgeislar háorkunnar koma

Fyrir um það bil öld fóru vísindamenn að átta sig á því að hluti geislunarinnar sem við finnum í lofthjúpi jarðar er ekki staðbundinn að uppruna.

hversu margir þættir í þáttaröð 3 ambáttasögu



Þetta leiddi að lokum til uppgötvunar á geimgeislum-orkumiklum róteindum og atómkjörum sem hafa verið sviptir rafeindum sínum og flýtt fyrir afstæðishraða (nálægt ljóshraða).

Hins vegar eru enn nokkrar leyndardómar í kringum þetta undarlega (og hugsanlega banvæna) fyrirbæri. Þetta felur í sér spurningar um uppruna þeirra og hvernig aðalþáttur kosmískra geisla (róteindir) er flýtt upp á svo mikinn hraða.

Þökk sé nýjum rannsóknum undir forystu háskólans í Nagoya, hafa vísindamenn mælt fjölda kosmískra geisla sem framleiddir voru í geimfimleif í fyrsta skipti. Þessar rannsóknir hafa hjálpað til við að leysa 100 ára ráðgátu og eru stórt skref í átt að því að ákvarða nákvæmlega hvaðan geimgeislar koma.



Þó að vísindamenn haldi því fram að kosmískir geislar komi frá mörgum aðilum-sólinni okkar, stórnámum, gammageislum (GRB) og virkir vetrarbrautarkjarnar (stundum kallað kvasarar)-nákvæmur uppruni þeirra hefur verið ráðgáta síðan þeir uppgötvuðust fyrst árið 1912. Á sama hátt hafa stjörnufræðingar sett fram þá kenningu að geimveruleifar (eftiráhrif sprengju sprengja) séu ábyrgar fyrir því að flýta þeim fyrir næstum ljóshraða.

Skúrir af mikilli orkuagnir verða þegar orkumiklar geimgeislar berast á topp lofthjúps jarðar. Kosmískir geislar fundust óvænt árið 1912. Myndskreyting: Simon Swordy (U. Chicago), NASA.

Þegar þeir ferðast um vetrarbrautina okkar gegna kosmískir geislar hlutverk í efnafræðilegri þróun millistjörnu miðilsins (ISM). Sem slíkur er mikilvægt að skilja uppruna þeirra til að skilja hvernig vetrarbrautir þróast.



Á undanförnum árum hafa bættar athuganir leitt til þess að sumir vísindamenn hafa getið sér til um að leifar úr stórnefum valdi geimgeislum vegna þess að róteindirnar sem þeir flýta fyrir hafa samskipti við róteindir í ISM til að búa til mjög mikla orku (VHE) gammageisla.

Hins vegar myndast gammageislar einnig með rafeindum sem hafa samskipti við ljóseindir í ISM, sem geta verið í formi innrauða ljóseinda eða geislunar frá Cosmic Microwave Background (CMB). Þess vegna er mikilvægt að ákvarða hvaða uppspretta er meiri til að ákvarða uppruna geimgeisla.

Í von um að varpa ljósi á þetta, rannsóknarteymið - sem innihélt meðlimi frá Nagoya háskólanum, National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), og háskólinn í Adelaide, Ástralíu - fylgdust með jarðsprengjuleifinni RX J1713.7? 3946 (RX J1713).



Lykillinn að rannsóknum þeirra var skáldsöguaðferðin sem þeir þróuðu til að mæla upptök gamma-geisla í geimnum milli stjarna. Fyrri athuganir hafa sýnt að styrkleiki VHE gammageisla sem stafar af því að róteindir rekast á aðrar róteindir í ISM er í réttu hlutfalli við þéttleika milli stjarna gas, sem sést með því að nota radíómyndatöku.

Á hinn bóginn er einnig búist við því að gamma-geislar af völdum samspils rafeinda við ljóseinda í ISM séu í réttu hlutfalli við styrkleiki röntgengeisla frá jarðhita frá rafeindum.

Vegna rannsóknar sinnar, reiddi liðið sig á gögn sem fengin voru af High Energy Stereoscopic System (HESS), VHE gamma-ray observator staðsett í Namibíu (og rekið af Max Planck Institute for Nuclear Physics). Þeir sameinuðu þetta síðan með röntgengögnum sem fengnar voru af röntgengeislameðferð ESA (XMM-Newton) stjörnustöð ESA og gögnum um dreifingu gas í millistjörnu miðlinum.

Þeir sameinuðu síðan öll þrjú gagnasettin og komust að þeirri niðurstöðu að róteindir eru 67 ± 8% af geimgeislum en geimgeislar rafeinda eru 33 ± 8%-nokkurn veginn 70/30 klofningur. Þessar niðurstöður eru byltingarkenndar þar sem þær eru í fyrsta skipti sem hugsanlegur uppruni geimgeisla hefur verið mældur. Þær eru einnig endanlegustu vísbendingarnar til þessa um að leifar úr supernova séu uppspretta geimgeisla.

Þessar niðurstöður sýna einnig að gammageislar frá róteindum eru algengari á gasríkum millistjörnu svæðum, en þeir sem stafar af rafeindum eru auknir á gasfátækum svæðum. Þetta styður það sem margir vísindamenn hafa spáð, það er að aðferðirnar tvær vinna saman til að hafa áhrif á þróun ISM. Sagði Emeritus prófessor Yasuo Fukui, sem var aðalhöfundur rannsóknarinnar:

getur myrkvi skaðað símann þinn
Þessa nýju aðferð hefði ekki verið hægt að ná án alþjóðlegrar samvinnu. [Það] verður beitt á fleiri geimveruleifar með því að nota næstu kynslóð gamma-geislasjónauka CTA (Cherenkov Telescope Array) til viðbótar við núverandi stjörnustöðvar, sem mun stórauka rannsókn á uppruna geimgeisla.

Auk þess að leiða þetta verkefni hefur Fukui unnið að því að mæla dreifingu milli stjarna gas síðan 2003 með því að nota NANTEN útvarpssjónauka við Las Campanas stjörnustöðin í Chile og Australian Telescope Compact Array .

Þökk sé prófessor Gavin Rowell og lækni Sabrina Einecke við háskólann í Adelaide (meðhöfundar að rannsókninni) og H.E.S.S. lið, staðbundna upplausn og næmi gamma-geislaathugunarstöðva hafa loksins náð þeim stað að hægt er að gera samanburð á þessu tvennu.

Á sama tíma leiddi meðhöfundur Dr Hidetoshi Sano hjá NAOJ greiningu gagnasafna frá XMM-Newton stjörnustöðinni. Að þessu leyti sýnir þessi rannsókn einnig hvernig alþjóðlegt samstarf og miðlun gagna gerir alls konar nýstárlegar rannsóknir mögulegar. Samhliða endurbættum tækjum leiða betri aðferðir og meiri samstarfstækifæri til tímans þar sem stjarnfræðileg bylting er að verða reglulegur viðburður!