Міжнародні дослідники нещодавно оголосили про точне виявлення гамма-променів надвисокої енергії навколо пульсара Geminga. Спостереження проводилися в найвищому коли-небудь зареєстрованому діапазоні енергії, який приблизно в 100 трильйонів разів перевищує видиме світло. Esta Фундаментальне відкриття обіцяє значно покращити розуміння походження та природи загадкових космічних променів.
Дослідження було зосереджено на небесному об’єкті, розташованому приблизно за 800 світлових років від Terra, у сузір’ї Gêmeos. Geminga визнано другим за яскравістю джерелом гамма-променів у всьому небі, що робить його ідеальною мішенню для поглиблених досліджень високоенергетичних явищ у Всесвіті.
Результати дають новий погляд на процеси прискорення частинок в екстремальних космічних середовищах. Eles відкриває шлях до розгадки незмінних таємниць астрофізики, таких як склад космічних променів і те, як вони набувають такої колосальної енергії.
Загадка космічних променів і пошуки їх джерел
Частинки високої енергії, відомі як космічні промені, постійно проходять через космос. Наукове співтовариство вважає, що його джерела, близькі до Terra, можна розділити на два основні типи: ті, що походять із Via Láctea, і ті, що походять із більш віддалених галактик. Однак справжня природа і механізми створення цих променів все ще зберігають багато таємниць для дослідників.
Основна складність у відстеженні походження космічних променів полягає в їх взаємодії з магнітними полями, присутніми в космосі. Оскільки вони є зарядженими частинками, їхні траєкторії викривлені, що перешкоджає прямій ідентифікації їх початкової точки. Відхилення Essa робить дослідження гамма-променів альтернативним і більш ефективним методом.
Гамма-промені як посланці Всесвіту
Гамма-промені є важливими в цій галузі дослідження, оскільки, на відміну від заряджених частинок, вони рухаються прямолінійно, не піддаючись впливу магнітних полів. Quando електрони високої енергії швидко рухаються в сильному магнітному полі, вони випускають синхротронне випромінювання. Além Крім того, зіткнення енергійних електронів з навколишніми фотонами може призвести до «інверсного розсіювання Compton», явища, коли фотони набувають енергії та перетворюються на гамма-промені високої енергії або рентгенівські промені.
Тому вивчення цих непрямих гамма-променів є важливою стратегією. Eles служить різновидом «відбитків пальців», які можуть виявити важливу інформацію про походження космічних променів, середовище, в якому вони були створені, і, що важливо, як ці частинки прискорюються до таких екстремальних рівнів.
Експеримент Tibet ASγ та його можливості
Щоб роз’яснити справжню природу космічних і гамма-променів, дослідники з кількох країн, у тому числі Japão і China, об’єднали зусилля в міжнародному проекті, відомому як Experimento ASγ of Tibete. Велике наукове підприємство Este використовує унікальну інфраструктуру спостереження, розташовану на вражаючій висоті 4300 метрів у Região Autônoma від Tibete, у China.
The observation device has the function of capturing particles of “atmospheric rain”, which are large quantities of secondary particles produced when cosmic rays and high-energy gamma rays penetrate the Earth’s atmosphere. Аналізуючи енергію та напрямок цих дощів, вчені можуть зробити висновок про характеристики вихідного космічного та гамма-променів. Об’єкт включає водяний мюонний детектор Cherenkov, розташований під землею, що покращує точність вимірювань і здатність розрізняти різні типи частинок.
Гемінга: небесна ціль з гамма-гало
Протягом приблизно двох років, починаючи з 2014 року, дослідницька група зосередила свої спостереження на гамма-об’єкті Geminga. Situado Приблизно за 800 світлових років від нас, у напрямку до сузір’я Gêmeos, Geminga є відносно старим пульсаром, вік якого оцінюється в 300 000 років. Pulsar — нейтронна зірка, що швидко обертається, випромінюючи пучки випромінювання.
Навколо цього пульсара викинута плазма, відома як пульсарний вітер, бурхливо взаємодіє із залишками наднової. Зіткнення Essa працює як природний прискорювач, штовхаючи електрони та позитрони до дуже високих енергій. Структури Essas називають «пульсарними туманностями вітру», а навколо Geminga можна спостерігати «гама-гало», величезну кільцеподібну область, яка випромінює інтенсивне гамма-випромінювання.
Виявлення запису енергії та його наслідки
Цей етап спостереження призвів до точного захоплення гамма-гало Geminga у безпрецедентному діапазоні енергії. Дані підтвердили присутність гамма-випромінювання, що перевищує 100 трильйонів електронвольт (100 ТеВ, що еквівалентно 0,1 ПеВ), що є найвищим вимірюванням, яке коли-небудь проводилося для такого типу явища.
Поглиблений аналіз даних спостережень виявив важливу деталь: інтенсивність гамма-променів в гало Geminga різко зменшується в області енергії вище приблизно 100 ТеВ. Знахідка Este є першим прямим доказом того, що критична енергія для прискорення електронів у пульсарній туманності вітру Geminga становить приблизно 100 ТеВ. Інформація Essa життєво важлива для моделювання фізичних процесів, які відбуваються в цих космічних джерелах.
Зміни прискорення небесних частинок
Порівняння результатів, отриманих у Geminga, з іншими відомими астрономічними джерелами дає цінну інформацію. Наприклад, Nebulosa з Caranguejo — це залишок наднової, широко визнаний одним із найпотужніших прискорювачів частинок у Всесвіті. Nela, наявність електронів петаелектронвольтного класу (1000 ТеВ) вже була припущена попередніми спостереженнями.
Ці відмінності між Geminga і Nebulosa від Caranguejo підкреслюють, що здатність прискорювати частинки може значно відрізнятися. Fatores як вік астрономічного об’єкта та навколишнє фізичне середовище відіграють визначальну роль. Відкриття критичної енергії прискорення в Geminga матиме суттєвий вплив на наше розуміння еволюції цих об’єктів і механізмів електронного прискорення в пульсарних вітрових туманностях.
Пригнічена дифузія і таємниця позитронів
Окрім виявлення гамма-променів надвисокої енергії, дослідження також дозволило визначити «коефіцієнт дифузії» поблизу Geminga. Коефіцієнт Este — це показник того, наскільки швидко частинки космічного випромінювання розсіюються в певній області. Compreender інтенсивність дифузії є фундаментальною для розуміння того, як космічні промені розсіюються турбулентністю магнітного поля, перш ніж досягти Terra.
Дослідження вивчало гало-розсіювання гамма-променів в діапазоні енергій приблизно від 16 до 250 ТеВ. Вчені виявили, що коефіцієнт дифузії в Geminga становить лише одну соту від коефіцієнта, який спостерігається в галактичному просторі загалом. Дані Este свідчать про сильне пригнічення дифузії частинок. Іншими словами, електрони космічного випромінювання, що утворюються в Geminga, демонструють особливу властивість: вони з меншою ймовірністю втечуть у навколишній простір.
Ці нещодавно виявлені особливості можуть створити важливі обмеження та допомогти вирішити давню астрофізичну таємницю: надлишок позитронів. Феномен Este відноситься до спостереження про те, що космічні промені містять більше високоенергетичних позитронів, ніж передбачають поточні теорії. Таким чином, утримання електронів у Geminga може бути ключовим фактором у поясненні походження цих додаткових позитронів.