Астрономите отдавна се чудят откъде произлизат високоенергийните космически лъчи в нашата галактика? Нови наблюдения с помощта на обсерваторията Експеримент на Черенков във вода на голяма надморска височина (HAWC) откри почти невъзможен кандидат: в противен случай гигантският молекулен облак е често срещано явление.
Космическите лъчи изобщо не са лъчи, а по-скоро малки частици, които пътуват през Вселената с почти скоростта на светлината. Те могат да се състоят от електрони, протони или дори йони на по-тежки елементи. Те се създават при всякакви високоенергийни процеси в целия космос, от експлозии на свръхнови до сливане на звезди и дори когато черна дупка засмуква газ. Космическите лъчи идват в голямо разнообразие от енергии и най-общо казано, космическите лъчи с по-висока енергия са по-рядко срещани от техните братовчеди с по-ниска енергия. Това съотношение се променя много леко при определена енергия - 10^15 електронволта - което се нарича "коляно". Електронволтът или eV е просто начинът, по който физиците на елементарните частици обичат да измерват енергийните нива. За сравнение, най-мощният колайдер на частици на Земята, Големият адронен колайдер, може да достигне 13×10^12 eV, което често се означава като 13 тераелектронволта или 13 TeV.
Космическите лъчи с енергия над 10-15 eV са много по-редки, отколкото може да се очаква. Това накара астрономите да повярват, че всички космически лъчи на това енергийно ниво и по-високо идват извън галактиката, докато процесите в Млечния път са способни да произвеждат космически лъчи до и включително 10-15 eV. Каквото и да създава тези космически лъчи, ще бъде в диапазона "пета" и следователно повече от 1000 пъти по-мощен от нашите най-добри ускорители на частици - естествените "певатрони", които бродят из галактиката.
Мисията е проста: намерете източника на PEV-мащабни космически лъчи в Млечния път. Но въпреки тяхната енергия е трудно да се определи произходът им. Това е така, защото космическите лъчи са съставени от заредени частици, а заредените частици, пътуващи в междузвездното пространство, реагират на магнитното поле на нашата галактика. Така че, когато видите високоенергиен космически лъч, идващ от определена посока в небето, наистина нямате представа откъде всъщност идва - пътят му е бил усукан и изкривен по време на пътуването му към Земята. Но вместо да търсим директно космическите лъчи, можем да търсим техните роднини.
Когато космическите лъчи случайно ударят облак от междузвезден газ, те могат да излъчват гама лъчи, високоенергийна форма на радиация. Тези гама лъчи преминават през галактиката по права линия, което ни позволява директно да определим произхода им. Следователно, ако видим силен източник на гама-лъчи, можем да потърсим близки източници на PEV космически лъчи.
Също интересно:
- Неутронните звезди оставят наследство от злато и платина
- Какво помага за охлаждането на горещите неутронни звезди?
Този метод е използван от група изследователи, използващи HAWC, който се намира на вулкана Сиера Негра в южно-централно Мексико. HAWC "гледа" към небето до резервоари, пълни с ултра-чиста вода. Когато високоенергийни частици или радиация ударят резервоарите, те излъчват проблясък на синя светлина, което позволява на астрономите да проследят източника в небето.
Подробно в статия, публикувана наскоро в списанието arXiv, астрономите са идентифицирали източник на гама лъчи, надвишаващи 200 TeV, които могат да бъдат произведени само от още по-мощни космически лъчи – видът космически лъчи, които достигат PEV скалата. Източникът, наречен HAWC J1825-134, се намира приблизително към центъра на Галактиката. HAWC J1825-134 ни изглежда като ярко гама-лъчево петно, осветено от някакъв неизвестен източник на космически лъчи – вероятно най-мощният известен източник на космически лъчи в Млечния път.
Няколко обикновени заподозрени източници на високоенергийни космически лъчи са в рамките на няколко хиляди светлинни години от HAWC J1825-134, но никой от тях не може лесно да обясни сигнала. Например, самият галактически център е известен генератор на интензивни космически лъчи, но е твърде далеч от HAWC J1825-134, за да има отношение към тези измервания. Има някои останки от свръхнови, а свръхновите несъмнено са много мощни. Но всички свръхнови в района на HAWC J1825-134 избухнаха отдавна – твърде отдавна, за да произвеждат тези високоенергийни космически лъчи сега.
Пулсарите - плътните, бързо въртящи се останки от ядрата на масивни звезди - също произвеждат големи количества космически лъчи. Но те също са твърде далеч от източника на гама лъчение - енергията на електроните и протоните, идващи от пулсара - те просто не са достатъчно високи, за да изминат хиляди светлинни години до мястото, където се излъчва гама лъчението.
Изненадващо, източникът на тези рекордни космически лъчи се оказа не друг, а гигантски молекулен облак. Тези облаци са гигантски, тромави същества, пълни с прах и газ, които бродят из галактиката. Понякога те се свиват и стават звезди, но иначе могат да останат неподвижни и разхлабени милиарди години.
Вътре в облачния комплекс има клъстер от новородени звезди, но дори най-красивите и шумни млади звезди не се смятат за достатъчно мощни, за да изстрелят такива космически лъчи. Самите изследователи признават, че не знаят как го прави този облак, но някак си, когато никой не обръщаше внимание, той генерира някои от най-мощните частици в цялата галактика.
Прочетете също:
- Открит е странен неутрален електрон в ново състояние на материята
- Пет начина, по които изкуственият интелект може да ни помогне в изследването на космоса