Gama zraka slike regije galaktičkog središta koju je snimio H.E.S.S. Klikni za veću sliku
Astrofizičari koji koriste H.E.S.S. Očekuje se da će ove gama zrake proizaći iz još energetskih čestica kozmičkih zraka koje prožimaju cijelu našu Galaksiju i urušavaju se u oblake. Međutim, zahvaljujući ekstremnoj osjetljivosti instrumenta HESS u ovom energetskom rasponu, precizna mjerenja intenziteta i energija tih gama zraka dodatno pokazuju da su u česticama središnjeg dijela naše Galaksije ove čestice kozmičkih zraka obično energičnije od onih izmjerenih pada na Zemljinu atmosferu. Mogući razlozi zbog kojih su kozmičke zrake pojačane i više energije u srcu naše Galaksije uključuju odjek supernove koja je eksplodirala prije desetak tisuća godina ili nalet ubrzanja čestica iz super masivne crne rupe u samom središtu naše Galaksije ,
Gama zrake nalikuju normalnom svjetlu ili rendgenu, ali su mnogo energičnije. Vidljivo svjetlo ima energiju oko jednog elektronavolta (1 eV), prema fizičkim riječima. X-zrake su tisuće do milijuna eV. H.E.S.S. otkriva visokoenergetske fotone gama zraka s energijom od milijun milijuna eVs ili jednim teraelektronvoltom. Ove visokoenergetske gama zrake su prilično rijetke; čak i za relativno jake astrofizičke izvore, samo oko gama zraka mjesečno pogodi kvadratni metar na vrhu Zemljine atmosfere.
Visokoenergetske čestice iz svemira neprekidno bombarduju Zemljinu atmosferu iz svih smjerova. Njihove energije daleko su veće od onih do kojih se može doći pomoću umjetnih akceleratora čestica. Kozmičke zrake 1912. godine otkrio je Victor Hess, a iako ih se detaljno proučava gotovo stoljeće, njihovo podrijetlo - često proglašeno jednom od ključnih tema astrofizike - još uvijek nije potpuno shvaćeno. Jedan važan rani rezultat H.E.S.S. eksperiment je trebao otkriti udarni val eksplozije supernove [1] kao mjesto intenzivnog ubrzavanja čestica
U nedavnoj publikaciji magazina Nature, međunarodnog H.E.S.S. suradnja je izvijestila o otkriću emisije gama zraka iz kompleksa plinskih oblaka u blizini središta vlastite Galaksije Mliječnog Puta. Ti gigantski oblaci plinova vodika obuhvaćaju količinu plina koja je jednaka 50 milijuna puta većoj masi sunca. Sa vrlo osjetljivim H.E.S.S. teleskopima gama zraka, moguće je po prvi puta pokazati da ovi oblaci blistaju u vrlo visokoenergetskim gama zrakama.
Jedno ključno pitanje u našem razumijevanju kozmičkih zraka je njihova raspodjela u prostoru. Da li prožimaju čitavu Galaksiju jednoliko ili se gustoća i raspodjela energije mijenjaju ovisno o nečijoj lokaciji u Galaksiji (na primjer, zbog blizine akceleratora kozmičkih čestica)? Izravna mjerenja kozmičkih zraka mogu se izvršiti samo unutar našeg Sunčevog sustava koji se nalazi oko 25 000 svjetlosnih godina od središta Galaksije. Međutim, podmornica omogućuje astrofizičarima da istražuju kozmičke zrake drugdje u Galaksiji; kada se čestica kozmičkih zraka sudara s međuzvjezdanom česticom plina, nastaju gama zrake.
Središnji dio naše Galaksije složen je astronomski zoološki vrt, koji sadrži primjere svih vrsta egzotičnih objekata poznatih astronomima, poput ostataka eksplozija supernove i supermasivne crne rupe. Sadrži i ogromne količine međuzvjezdanog plina koji teže nakupljati oblake. Ako se gama zrake detektiraju iz smjera takvog plinskog oblaka, znanstvenici mogu zaključiti gustoću kozmičkih zraka na mjestu oblaka. Intenzitet i raspodjela energije tih gama zraka odražava intenzitet kozmičkih zraka.
Pri niskim energijama, oko 100 milijuna elektronavota (umjetni akceleratori dostižu energiju do 1.000.000 milijuna elektrona), EGRET satelit ovu je tehniku koristio za mapiranje kozmičkih zraka u našoj Galaksiji. U stvarno visokoj energiji - stvarnoj domeni akceleratora kozmičkih zraka - nijedan instrument do sada nije bio dovoljno osjetljiv da bi mogao „vidjeti“ međuzvjezdane plinske oblake koji sjaju u visoko-energetskim gama zracima. je prvi put dokazao prisutnost kozmičkih zraka u središnjem dijelu naše Galaksije.
H.E.S.S. podaci pokazuju da gustoća kozmičkih zraka po značajnom faktoru premašuje onu u solarnom susjedstvu. Zanimljivo je da se ta razlika povećava kako se povećavamo u energiji, što implicira da su kozmičke zrake nedavno ubrzane. Dakle, ovi podaci nagovještavaju da oblake osvjetljava obližnji akcelerator kozmičkih zraka, koji je bio aktivan posljednjih deset tisuća godina. Kandidati za takve akceleratore su gigantska zvijezdana eksplozija koja je, očito, odjeknula blizu srca naše Galaksije u "novijoj" povijesti; drugo moguće mjesto ubrzanja je supermasivna crna rupa u središtu Galaksije. Jim Hinton, jedan od znanstvenika koji su uključeni u otkriće, zaključuje: "Ovo je samo prvi korak. Mi i dalje nastavljamo usmjeravati svoje teleskope u središte Galaksije, te ćemo naporno raditi na utvrđivanju mjesta točnog ubrzanja - siguran sam da slijede daljnja uzbudljiva otkrića. "
Tim visokog energetskog stereoskopskog sustava (H.E.S.S.) sastoji se od znanstvenika iz Njemačke, Francuske, Velike Britanije, Češke, Irske, Armenije, Južne Afrike i Namibije.
Rezultati su dobiveni upotrebom teleskopa visokog energetskog stereoskopskog sustava (H.E.S.S.) u Namibiji, na jugozapadu Afrike. Ovaj sustav od četiri teleskopa promjera 13 m trenutno je najosjetljiviji detektor gama zraka vrlo visoke energije. Oni se apsorbiraju u atmosferu, gdje daju kratkotrajni tuš čestica. H.E.S.S. teleskopi otkrivaju blijede, kratke bljeskove plavkaste svjetlosti koje ove čestice emitiraju (nazvane Čerenkovim svjetlom u trajanju od nekoliko milijardi sekunde), prikupljajući svjetlost velikim zrcalima koja se odražavaju na izuzetno osjetljive fotoaparate. Svaka slika daje položaj jednog neba fotona gama zraka na nebu, a količina prikupljene svjetlosti daje energiju početnog gama zraka. Izgradnja slika foto-po-fotonu omogućava H.E.S.S. stvoriti karte astronomskih objekata onako kako se pojavljuju u gama zrakama.
H.E.S.S. teleskopski niz predstavlja višegodišnji građevinski napor međunarodnog tima od više od 100 znanstvenika i inženjera. Instrument je u rujnu 2004. godine otvorio namibijski premijer, Theo-Ben Guirab, a njegovi prvi podaci već su rezultirali brojnim važnim otkrićima, uključujući i prvu astronomsku sliku udarnog vala supernove pri najvećim energijama gama zraka.
Izvorni izvor: Društvo Max Planck
