Dolar 12,4280
Euro 14,0266
Altın 717,01
BİST 1.776
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 21 °C
Kuvvetli Sağanak

100 Yıllık Bir Gizemi Çözmek: Gökbilimciler Yüksek Enerjili Kozmik Işınların Kaynağını Buluyor

22.10.2021
67
100 Yıllık Bir Gizemi Çözmek: Gökbilimciler Yüksek Enerjili Kozmik Işınların Kaynağını Buluyor

yıldız patlaması

Yaklaşık bir asır önce, bilim adamları Dünya atmosferinde tespit ettiğimiz radyasyonun bir kısmının yerel kaynaklı olmadığını fark etmeye başladılar. Bu, sonunda elektronlarından sıyrılan ve göreli hızlara (ışık hızına yakın) hızlanan kozmik ışınların, yüksek enerjili protonların ve atom çekirdeklerinin keşfine yol açtı. Bununla birlikte, bu garip (ve potansiyel olarak ölümcül) fenomeni çevreleyen hala birkaç gizem var.

Bu, kökenleri ve kozmik ışınların (protonların) ana bileşeninin bu kadar yüksek hıza nasıl hızlandırıldığı hakkında soruları içerir. Nagoya Üniversitesi tarafından yürütülen yeni araştırma sayesinde, bilim adamları ilk kez bir süpernova kalıntısında üretilen kozmik ışınların miktarını ölçtüler. Bu araştırma, 100 yıllık bir gizemin çözülmesine yardımcı oldu ve kozmik ışınların tam olarak nereden geldiğini belirlemeye yönelik önemli bir adım.

Bilim adamları, kozmik ışınların birçok kaynaktan (Güneşimiz, süpernovalar, gama ışını patlamaları (GRB’ler) ve Aktif Galaktik Çekirdekler (aka. kuasarlar)) kaynaklandığını teorileştirirken, bunların kesin kökenleri, 1912’de ilk keşfedilmelerinden bu yana bir gizem olmuştur. , gökbilimciler, süpernova kalıntılarının (süpernova patlamalarının ardıl etkilerinin) onları neredeyse ışık hızına kadar hızlandırmaktan sorumlu olduğunu teorileştirdiler.

Yüksek Enerjili Parçacıkların Sağanakları

Yüksek enerjili parçacıklar, enerjik kozmik ışınlar Dünya atmosferinin tepesine çarptığında meydana gelir. Kozmik ışınlar 1912’de beklenmedik bir şekilde keşfedildi. Kredi: Simon Swordy (U. Chicago), NASA

Kozmik ışınlar galaksimizde seyahat ederken yıldızlararası ortamın (ISM) kimyasal evriminde rol oynar. Bu nedenle, kökenlerini anlamak, galaksilerin nasıl geliştiğini anlamak için çok önemlidir. Son yıllarda, geliştirilmiş gözlemler, bazı bilim adamlarının süpernova kalıntılarının kozmik ışınlara yol açtığını, çünkü hızlandırdıkları protonların çok yüksek enerjili (VHE) gama ışınları oluşturmak için ISM’deki protonlarla etkileşime girdiğini tahmin etmelerine yol açtı.

Bununla birlikte, gama ışınları, ISM’deki fotonlarla etkileşime giren elektronlar tarafından da üretilir; bu, kızılötesi fotonlar veya Kozmik Mikrodalga Arka Planı’ndan (CMB) radyasyon şeklinde olabilir. Bu nedenle, hangi kaynağın daha büyük olduğunu belirlemek, kozmik ışınların kökenini belirlemek için çok önemlidir. Buna ışık tutmayı umarak, Nagoya Üniversitesi, Japonya Ulusal Astronomi Gözlemevi (NAOJ) ve Avustralya Adelaide Üniversitesi’nden üyeleri içeren araştırma ekibi, süpernova kalıntısı RX J1713.7?3946’yı (RX J1713) gözlemledi. .

Gama Işını Üretiminin Şematik Görüntüleri

Kozmik ışınlı proton ve elektronlardan gama ışını üretiminin şematik görüntüleri. Kozmik ışın protonları, moleküler ve atomik hidrojen gazı gibi yıldızlararası protonlarla etkileşime girer. Etkileşim, hızla iki gama ışını fotonuna (hadronik süreç) dönüşen nötr pion yaratır. Kozmik ışın elektronları, yıldızlararası fotonlara (esas olarak Kozmik Mikrodalga Arka Planı; CMB) ters Compton saçılması (leptonik süreç) yoluyla gama ışını enerjisine enerji verir. Kredi: Astrofizik Laboratuvarı, Nagoya Üniversitesi

Araştırmalarının anahtarı, yıldızlararası uzayda gama ışınlarının kaynağını ölçmek için geliştirdikleri yeni yaklaşımdı. Geçmiş gözlemler, ISM’deki diğer protonlarla çarpışan protonların neden olduğu VHE gama ışınlarının yoğunluğunun, radyo hattı görüntüleme kullanılarak fark edilebilen yıldızlararası gaz yoğunluğu ile orantılı olduğunu göstermiştir. Öte yandan, ISM’de elektronların fotonlarla etkileşiminden kaynaklanan gama ışınlarının da elektronlardan gelen termal olmayan X ışınlarının yoğunluğuyla orantılı olması beklenir.

Ekip, çalışmaları için Namibya’da bulunan (ve Max Planck Nükleer Fizik Enstitüsü tarafından işletilen) bir VHE gama ışını gözlemevi olan Yüksek Enerjili Stereoskopik Sistem (HESS) tarafından elde edilen verilere güvendi. Daha sonra bunu, ESA’nın X-ışını Çoklu Ayna Misyonu (XMM-Newton) gözlemevi tarafından elde edilen X-ışını verileri ve yıldızlararası ortamdaki gaz dağılımına ilişkin verilerle birleştirdiler.

Gama Işını, Yıldızlararası Gaz ve X Işını Yoğunluğu

Gama ışını yoğunluğu Ng, yıldızlararası gaz yoğunluğu Np ve X ışını yoğunluğu Nx haritaları. Kredi: Astrofizik Laboratuvarı, Nagoya Üniversitesi

Daha sonra üç veri setini birleştirdiler ve protonların kozmik ışınların %67 ± %8’ini oluşturduğunu, kozmik ışın elektronlarının ise %33 ± %8’ini oluşturduğunu belirlediler – kabaca 70/30’luk bir bölünme. Bu bulgular, kozmik ışınların olası kökenlerinin nicelleştirildiği ilk kez olduğu için çığır açıcıdır. Ayrıca, süpernova kalıntılarının kozmik ışınların kaynağı olduğuna dair bugüne kadarki en kesin kanıtları oluşturuyorlar.

Bu sonuçlar aynı zamanda protonlardan gelen gama ışınlarının gaz açısından zengin yıldızlararası bölgelerde daha yaygın olduğunu, elektronların neden olduğu ışınların ise gaz açısından fakir bölgelerde arttığını göstermektedir. Bu, birçok araştırmacının tahmin ettiğini, yani iki mekanizmanın ISM’nin evrimini etkilemek için birlikte çalıştığını desteklemektedir. Araştırmanın baş yazarı olan Fahri Profesör Yasuo Fukui, şunları söyledi:

“Bu yeni yöntem, uluslararası işbirlikleri olmadan gerçekleştirilemezdi. [It] Mevcut gözlemevlerine ek olarak yeni nesil gama ışını teleskopu CTA (Cherenkov Teleskop Dizisi) kullanılarak daha fazla süpernova kalıntısına uygulanacak ve bu da kozmik ışınların kökeni çalışmalarını büyük ölçüde ilerletecek.”

Bu projeye öncülük etmenin yanı sıra Fukui, 2003’ten beri Şili’deki Las Campanas Gözlemevi’ndeki NANTEN radyo teleskopunu ve Avustralya Teleskop Kompakt Dizisini kullanarak yıldızlararası gaz dağılımını ölçmek için çalışıyor. Adelaide Üniversitesi’nden Profesör Gavin Rowell ve Dr. Sabrina Einecke (çalışmada ortak yazarlar) ve HESS ekibi sayesinde, gama ışını gözlemevlerinin uzamsal çözünürlüğü ve duyarlılığı nihayet karşılaştırmalar yapmanın mümkün olduğu noktaya ulaştı. ikisinin arasında.

Bu arada, NAOJ’den ortak yazar Dr. Hidetoshi Sano, XMM-Newton gözlemevindeki arşiv veri kümelerinin analizine öncülük etti. Bu bağlamda, bu çalışma aynı zamanda uluslararası işbirliklerinin ve veri paylaşımının her türlü modern araştırmayı nasıl mümkün kıldığını da göstermektedir. İyileştirilmiş araçlar, iyileştirilmiş yöntemler ve daha büyük işbirliği fırsatları ile birlikte astronomik atılımların düzenli bir şekilde gerçekleştiği bir çağa yol açıyor!

İlk olarak Universe Today’de yayınlandı.

Bu keşif hakkında daha fazla bilgi için, 100 Yıllık Bir Astrofizik Gizemini Ortaya Çıkarmak: Samanyolu’nun Kozmik Işınlarının Nereden Geldiği konusuna bakın.

Referans: Yasuo Fukui, Hidetoshi Sano, Yumiko Yamane, Takahiro Hayakawa, Tsuyoshi Inoue, Kengo Tachihara, Gavin Rowell ve Sabrina Einecke tarafından “RX J1713.7-3946’da Gama Işınlarının Kökenini Takip Etmek” Temmuz 2021, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / abff4a

.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.