Matagal nang iniisip ng mga astronomo kung saan nagmula ang mga cosmic ray na may mataas na enerhiya sa ating kalawakan? Mga bagong obserbasyon sa tulong ng obserbatoryo Eksperimento ng High Altitude Water Cherenkov (HAWC) natuklasan ang isang halos imposibleng kandidato: kung hindi, ang isang higanteng molekular na ulap ay isang pangkaraniwang kababalaghan.
Ang mga cosmic ray ay hindi mga sinag, ngunit sa halip ay maliliit na particle na naglalakbay sa uniberso sa halos bilis ng liwanag. Maaari silang binubuo ng mga electron, proton o kahit na mga ions ng mas mabibigat na elemento. Nilikha ang mga ito sa lahat ng uri ng mga prosesong may mataas na enerhiya sa buong kosmos, mula sa mga pagsabog ng supernova hanggang sa mga stellar merger at kahit na ang isang black hole ay sumisipsip ng gas. Ang mga cosmic ray ay may iba't ibang uri ng enerhiya, at sa pangkalahatan, ang mga cosmic ray na may mataas na enerhiya ay hindi gaanong karaniwan kaysa sa kanilang mga pinsan na may mababang enerhiya. Bahagyang nagbabago ang ratio na ito sa isang tiyak na enerhiya - 10^15 electron volts - na tinatawag na "tuhod". Ang electron volt, o eV, ay ang paraan lamang na gustong sukatin ng mga particle physicist sa mga antas ng enerhiya. Para sa paghahambing, ang pinakamalakas na particle collider sa Earth, ang Large Hadron Collider, ay maaaring umabot sa 13×10^12 eV, na kadalasang tinutukoy bilang 13 teraelectron volts o 13 TeV.
Ang mga cosmic ray na may enerhiya na higit sa 10-15 eV ay mas bihira kaysa sa inaasahan. Dahil dito, naniniwala ang mga astronomo na ang anumang cosmic ray sa antas ng enerhiya na ito at mas mataas ay nagmumula sa labas ng kalawakan, habang ang mga proseso sa Milky Way ay may kakayahang gumawa ng mga cosmic ray hanggang sa at kabilang ang 10-15 eV. Anuman ang lumilikha ng mga cosmic ray na ito ay nasa hanay na "peta" at samakatuwid ay higit sa 1000 beses na mas malakas kaysa sa aming pinakamahuhusay na particle accelerators - ang mga natural na "pevatrons" na gumagala sa kalawakan.
Ang misyon ay simple: hanapin ang pinagmulan ng PEV-scale cosmic rays sa Milky Way. Ngunit sa kabila ng kanilang lakas, mahirap matukoy ang kanilang pinagmulan. Iyon ay dahil ang mga cosmic ray ay binubuo ng mga naka-charge na particle, at ang mga naka-charge na particle na naglalakbay sa interstellar space ay tumutugon sa magnetic field ng ating galaxy. Kaya kapag nakakita ka ng isang mataas na enerhiya na cosmic ray na nagmumula sa isang tiyak na direksyon sa kalangitan, talagang wala kang ideya kung saan ito nanggaling - ang landas nito ay baluktot at lumiko sa paglalakbay nito sa Earth. Ngunit sa halip na direktang maghanap ng mga cosmic ray, maaari nating hanapin ang kanilang mga kamag-anak.
Kapag ang mga cosmic ray ay hindi sinasadyang tumama sa isang ulap ng interstellar gas, maaari silang maglabas ng gamma ray, isang high-energy na anyo ng radiation. Ang mga gamma ray na ito ay dumadaan sa kalawakan sa isang tuwid na linya, na nagpapahintulot sa amin na direktang matukoy ang kanilang pinagmulan. Samakatuwid, kung makakakita tayo ng malakas na pinagmumulan ng gamma-ray, maaari tayong maghanap ng mga kalapit na pinagmumulan ng PEV cosmic ray.
Kawili-wili din:
- Ang mga neutron star ay nag-iiwan ng legacy ng ginto at platinum
- Ano ang tumutulong sa pagpapalamig ng mga maiinit na neutron star?
Ang pamamaraang ito ay ginamit ng isang pangkat ng mga mananaliksik na gumagamit ng HAWC, na matatagpuan sa bulkan ng Sierra Negra sa timog-gitnang Mexico. Ang HAWC ay "tumingin" sa kalangitan sa tabi ng mga tangke na puno ng sobrang dalisay na tubig. Kapag ang mga particle na may mataas na enerhiya o radiation ay tumama sa mga reservoir, naglalabas sila ng isang flash ng asul na liwanag, na nagpapahintulot sa mga astronomo na subaybayan ang pinagmulan sa kalangitan.
Sa detalye sa isang papel na inilathala kamakailan sa journal arXiv, natukoy ng mga astronomo ang pinagmumulan ng mga gamma ray na lampas sa 200 TeV na maaari lamang gawin ng mas malakas na cosmic rays - ang uri ng cosmic ray na umaabot sa PEV scale. Ang pinagmulan, na pinangalanang HAWC J1825-134, ay matatagpuan humigit-kumulang patungo sa gitna ng Galaxy. Ang HAWC J1825-134 ay lumilitaw sa amin bilang isang maliwanag na gamma-ray patch na pinaliwanagan ng ilang hindi kilalang cosmic ray source – posibleng ang pinakamakapangyarihang kilalang cosmic ray source sa Milky Way.
Ilang karaniwang high-energy cosmic ray source suspects ay nasa loob ng ilang libong light-years ng HAWC J1825-134, ngunit wala sa kanila ang madaling maipaliwanag ang signal. Halimbawa, ang mismong galactic center ay isang kilalang generator ng matinding cosmic ray, ngunit ito ay masyadong malayo sa HAWC J1825-134 upang maging may kaugnayan sa mga sukat na ito. Mayroong ilang mga labi ng supernova, at ang mga supernova ay walang alinlangan na napakalakas. Ngunit ang lahat ng supernovae sa rehiyon ng HAWC J1825-134 ay sumabog nang matagal na ang nakalipas - masyadong matagal na ang nakalipas upang makagawa ng mga high-energy na cosmic ray na ito ngayon.
Pulsars—ang siksik, mabilis na umiikot na labi ng mga core ng malalaking bituin—ay gumagawa din ng napakaraming cosmic ray. Ngunit sila, masyadong, ay napakalayo mula sa pinagmumulan ng gamma radiation - ang enerhiya ng mga electron at proton na nagmumula sa pulsar - sila ay hindi sapat na mataas upang maglakbay ng libu-libong light years kung saan ang gamma radiation ay ibinubuga.
Nakapagtataka, ang pinagmulan ng mga naka-record na cosmic ray na ito ay walang iba kundi isang higanteng molecular cloud. Ang mga ulap na ito ay higante, malamya na mga nilalang na puno ng alikabok at gas na gumagala sa kalawakan. Minsan sila ay kumontra at nagiging mga bituin, ngunit kung hindi man ay maaari silang manatiling tahimik at maluwag sa loob ng bilyun-bilyong taon.
Sa loob ng cloud complex ay isang kumpol ng mga bagong panganak na bituin, ngunit kahit na ang pinakamagagandang at pinakamalakas na mga batang bituin ay hindi naisip na sapat na makapangyarihan upang ilunsad ang gayong mga cosmic ray. Inamin mismo ng mga mananaliksik na hindi nila alam kung paano ito ginagawa ng ulap na ito, ngunit sa paanuman, kapag walang sinuman ang nagbabayad ng pansin, nakabuo ito ng ilan sa mga pinakamalakas na particle sa buong kalawakan.
Basahin din:
- Ang isang kakaibang neutral na elektron ay natuklasan sa isang bagong estado ng bagay
- Limang paraan ang artificial intelligence ay makakatulong sa atin sa paggalugad sa kalawakan