Астрономы раскрыли 100-летнюю тайну астрофизики

Обсерватория фото

Астрономам впервые удалось количественно определить протонную и электронную компоненты космических лучей в остатке сверхновой.

Согласно новому анализу изображений радио, рентгеновского и гамма-излучения, по крайней мере 70% гамма-лучей очень высоких энергий, испускаемых космическими лучами, вызваны релятивистскими протонами.

Новое исследование было опубликовано в Astrophysical Journal.

Место ускорения протонов, основных компонентов космических лучей, было 100-летней загадкой в ​​современной астрофизике, это первый раз, когда количественно показано количество космических лучей, образующихся в остатке сверхновой, и это открытие позволит сделать шаг вперед в выяснении происхождения космических лучей.

Происхождение космических лучей, частиц с самой высокой энергией во Вселенной, было большой загадкой с момента их открытия в 1912 году. Поскольку космические лучи способствуют химической эволюции межзвездной материи, понимание их происхождения имеет решающее значение для понимания эволюции нашей Галактики. Считается, что космические лучи ускоряются остатками сверхновых (последствия взрывов сверхновых) в нашей Галактике и достигли Земли почти со скоростью света.

Недавний прогресс в наблюдениях за гамма-лучами показал, что многие остатки сверхновых излучают гамма-лучи с энергиями тераэлектронвольт (ТэВ). Если гамма-лучи производятся протонами, которые являются основным компонентом космических лучей, то можно проверить происхождение космических лучей из остатков сверхновой. Однако гамма-лучи также производятся электронами, необходимо определить, является ли происхождение протона или электрона доминирующим, и измерить соотношение этих двух вкладов (см. Также рисунок 1).

Результаты этого исследования предоставляют убедительные доказательства того, что гамма-лучи происходят от протонного компонента, который является основным компонентом космических лучей, и проясняют, что галактические космические лучи производятся остатками сверхновой.

Оригинальность данного исследования заключается в том, что гамма-излучение представляет собой линейную комбинацию протонной и электронной составляющих. Астрономы знали, что интенсивность гамма-излучения протонов пропорциональна плотности межзвездного газа, полученной с помощью наблюдений радиолинии. С другой стороны, ожидается, что гамма-излучение от электронов будет пропорционально интенсивности рентгеновского излучения от электронов. Таким образом, они выразили общую интенсивность гамма-излучения как сумму двух гамма-составляющих, одна из которых происходит от протонов, а другая от электронов. Это привело к единому пониманию трех независимых наблюдаемых.

Этот метод был впервые предложен в данном исследовании. В результате было показано, что гамма-лучи от протонов и электронов составляют 70% и 30% от общего количества гамма-лучей соответственно. Это первая количественная оценка двух источников происхождения. Результаты также демонстрируют, что гамма-лучи от протонов преобладают в межзвездных областях, богатых газом, тогда как гамма-лучи от электронов усиливаются в бедных газом областях. Это подтверждает, что два механизма работают вместе и подтверждают прогнозы предыдущих теоретических исследований.

«Этот новый метод был бы невозможен без международного сотрудничества», — говорит заслуженный профессор Ясуо Фукуи из Университета Нагоя. Он руководил этим проектом и с 2003 года точно определил распределение плотности межзвездного газа с помощью радиотелескопа NANTEN и Australia Telescope Compact Array.

«Этот новый метод будет применен к большему количеству остатков сверхновых с использованием гамма-телескопа следующего поколения CTA (Cherenkov Telescope Array) в дополнение к существующим обсерваториям, что значительно продвинет изучение происхождения космических лучей», — добавил он.

Ранее Курсор писал, что физики впервые подтвердили одну из теорий Стивена Хокинга о черных дырах. Физики впервые экспериментально подтвердили одну из теорий Стивена Хокинга о черных дырах. Теорема Хокинга предсказала, что площадь горизонта событий черной дыры никогда не может уменьшиться.

Кроме этого, физики доказали существование мнимой части квантовой механики. Международная исследовательская группа доказала, что мнимую часть квантовой механики можно наблюдать в действии в реальном мире.

Искусственный интеллект смог решить уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера — основное уравнение нерелятивистской квантовой механики, описывающее динамику частиц.

Ранее Курсор писал, что израильские ученые решили старейшую проблему физики. Ученые Еврейского Университета в Иерусалиме во главе с профессором Бараком Колом смогли выяснить, как можно предсказать поведение системы из трех тел, обойдя существенные недостатки сегодняшних методов.

Физики сомневаются в существующей теории расширения Вселенной. Более 20 лет назад стало известно, что расширение Вселенной ускоряется, но физика этого процесса остается загадкой. Однако до сих пор не существует единого физического объяснения этого процесса.

Курсор сообщал, что на Большом адронном коллайдере нашли новую частицу. Ученые впервые обнаружили экзотическую частицу, состоящую из четырех очарованных кварков.

Эксперименты на Большом адронном коллайдере обнаружили отклонения от Стандартной модели.  Ученые, проводившие опыты на БАК, зафиксировали отклонения от теоретической Стандартной модели при распаде заряженных частиц. Это признаки так называемой Новой физики — всеобъемлющей теории, которая должна максимально полно описывать нашу Вселенную.

Ранее Курсор писал, что ученые измерили самую короткую единицу времени, а CERN одобрила план постройки нового огромного адронного коллайдера.

Напомним Курсор сообщал о том, что ученые открыли новое состояние материи.

Читайте последние новости Израиля и мира на канале Курсора в Telegram.

Автор материала:
Таня Нати
ТЭГИ: