Što ubrzava kozmičke zrake do gotovo brzine svjetlosti? Astronom je o tom pitanju razmišljao gotovo 100 godina, a sada novi dokazi podupiru teoriju koja se već dva desetljeća drži da kozmičke zrake vjerojatno pokreću eksplozija zvijezda i zvjezdanih vjetrova. "Ovo se otkriće predviđalo skoro 20 godina, ali do sada nijedan instrument nije bio dovoljno osjetljiv da ga vidi", rekao je Wystan Benbow, astrofizičar iz Smithsonian Astrophysical Observatory koji je koordinirao ovaj projekt za vrlo energetski sustav zračenja teleskopa (VERITAS ) suradnja.
Prije gotovo 100 godina, znanstvenici su otkrili prve znakove kozmičkih zraka, koji zapravo nisu zrake ili zrake, već subatomske čestice (uglavnom protoni) koje prolaze kroz svemir skoro brzinom svjetlosti. Najenergičnije kozmičke zrake udarale su udarcem brze kugle od 98 km / h, iako su manje od atoma. Astronomi su ispitivali koja bi prirodna sila mogla ubrzati čestice do takve brzine.
Najrjeđe kozmičke zrake nose preko 100 milijardi puta više energije nego što to stvara bilo koji akcelerator čestica na Zemlji. Astronomi su osmislili genijalne metode za otkrivanje kozmičkih zraka koje su pogodile Zemljinu atmosferu. Međutim, za otkrivanje kozmičkih zraka iz daljine zahtijeva mnogo više napora.
VERITAS je pronašao nove dokaze za kozmičke zrake u "Cigar galaksiji", poznatom i kao Messier 82 (M82), koji se nalazi 12 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje u smjeru zviježđa glavna Ursa, koji snažno podržavaju dugovječne teorija da su supernove i zvjezdani vjetrovi iz masivnih zvijezda dominantni akceleratori čestica kozmičkih zraka.
Galaksije s visokim razinama formiranja zvijezda poput M82, poznate i kao galaksije zvijezda, imaju veliki broj supernova i masivnih zvijezda. Ako teorija drži, tada bi galaksije zvijezda morale sadržavati više kozmičkih zraka nego normalne. Otkriće VERITAS potvrđuje to očekivanje, ukazujući na to da je gustoća kozmičkih zraka u M82 približno 500 puta veća od prosječne gustoće u našoj Galaksiji, Mliječnom putu.
"Ovo otkriće pruža temeljni uvid u podrijetlo kozmičkih zraka", rekao je Rene Ong, profesor fizike na Kalifornijskom sveučilištu u Los Angelesu i glasnogovornik suradnje VERITAS-a.
Korištenje gama zraka za zaključivanje kozmičkih zraka
VERITAS nije mogao izravno otkriti kozmičke zrake M82, jer su one zarobljene unutar Galaksije cigara. Umjesto toga, VERITAS je tražio tragove o prisutnosti kozmičkih zraka: gama zraka. Gama zrake su najenergičniji oblik svjetlosti, daleko snažniji od ultraljubičastog svjetla ili čak X-zraka. Kada kozmičke zrake komuniciraju s međuzvjezdanim plinom i zračenjem unutar M82, one proizvode gama zrake, koje mogu pobjeći od svoje matične galaksije i doći do detektora Zemlje.
Prošle su dvije godine posvećenog prikupljanja podataka da isprobaju slab signal koji dolazi s M82.
"Znali smo da će otkrivanje M82 imati važne znanstvene posljedice. Kao rezultat toga, zakazali smo izuzetno dugo izlaganje odmah nakon što je eksperiment postao potpuno operativan “, rekao je Benbow. „Podaci se trebaju pažljivo analizirati kako bi se izvukao gama-signal, koji je preko milijun puta manji od pozadinske buke. Iako je signal samo mali dio podataka, izvršili smo brojne provjere mogućih pristranosti i uvjereni smo da je signal originalan. "
"Otkrivanje M82 ukazuje da je svemir pun prirodnih akceleratora čestica, a kako se zemaljska gama-opservatorija nastavlja poboljšavati, daljnja otkrića su neizbježna." rekao je Martin Pohl, profesor fizike na Državnom sveučilištu Iowa koji je pomogao voditi studiju. VHE gama-zračna opservatorija nove generacije, Napredni sustav gama-zračenja (AGIS), već je u fazi izrade.
VERITAS-om upravlja suradnja više od 100 znanstvenika iz 22 različite institucije u Sjedinjenim Državama, Irskoj, Engleskoj i Kanadi. Kliknite ovdje za više informacija o VERITAS-u.
Opis slike: Sastav slika s više talasa aktivne galaksije M82 iz Hubblea, Chandra i Spitzera. Zasluge: NASA, ESA, CXC i JPL-Caltech
Izvor: Centar za astrofiziku Harvard Smithsonian
