Астрономы раскрытие 100-летнюю тайну Вселенной

Вселенная галактика космос изображение

Примерно столетие назад ученые начали понимать, что часть излучения, которое мы обнаруживаем в атмосфере Земли, не имеет местного происхождения.

Это в конечном итоге привело к открытию космических лучей, протонов высокой энергии и атомных ядер, лишенных электронов и ускоренных до релятивистских скоростей (близких к скорости света). Однако есть еще несколько загадок, связанных с этим странным (и потенциально смертельным) явлением. Сюда входят вопросы об их происхождении и о том, как главный компонент космических лучей (протоны) ускоряется до такой высокой скорости.

Благодаря новому исследованию, проведенному Университетом Нагои, ученые впервые количественно определили количество космических лучей, образующихся в остатке сверхновой. Это исследование помогло разрешить 100-летнюю тайну и стало важным шагом на пути к точному определению происхождения космических лучей.

Работа ученых была опубликована в Astrophysical Journal.

Хотя ученые предполагают, что космические лучи происходят из многих источников — нашего Солнца, сверхновых, гамма-всплесков (GRB) и активных галактических ядер (также известных как квазары) — их точное происхождение оставалось загадкой с момента их открытия в 1912 году. Астрономы предположили, что остатки сверхновых (последствия взрывов сверхновых) ответственны за их ускорение почти до скорости света.

Путешествуя по нашей галактике, космические лучи играют роль в химической эволюции межзвездной среды (ISM). Таким образом, понимание их происхождения имеет решающее значение для понимания того, как эволюционируют галактики. В последние годы улучшенные наблюдения заставили некоторых ученых предположить, что остатки сверхновой вызывают космические лучи, потому что протоны, которые они ускоряют, взаимодействуют с протонами в ISM, создавая гамма-лучи очень высокой энергии (VHE).

Однако гамма-лучи также производятся электронами, которые взаимодействуют с фотонами в ISM, которые могут быть в форме инфракрасных фотонов или излучения космического микроволнового фона (CMB). Следовательно, определение того, какой источник больше, имеет первостепенное значение для определения происхождения космических лучей.

В надежде пролить свет на это исследовательская группа, в которую вошли члены Университета Нагоя, Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ) и Университета Аделаиды, Австралия, наблюдала остаток сверхновой RX J1713.7? 3946 (RX J1713). Ключом к их исследованиям стал новый подход, который они разработали для количественной оценки источника гамма-лучей в межзвездном пространстве.

Предыдущие наблюдения показали, что интенсивность гамма-лучей VHE, вызванных столкновениями протонов с другими протонами в ISM, пропорциональна плотности межзвездного газа, которую можно различить с помощью радиолинейных изображений. С другой стороны, ожидается, что гамма-излучение, вызванное взаимодействием электронов с фотонами в ISM, будет пропорционально интенсивности нетеплового рентгеновского излучения электронов.

Для своего исследования команда полагалась на данные, полученные с помощью стереоскопической системы высоких энергий (HESS), гамма-обсерватории VHE, расположенной в Намибии (и управляемой Институтом ядерной физики Макса Планка). Затем они объединили это с рентгеновскими данными, полученными обсерваторией XMM-Newton (XMM-Newton), и данными о распределении газа в межзвездной среде.

Затем они объединили все три набора данных и определили, что на протоны приходится 67 ± 8% космических лучей, а на электроны космических лучей приходится 33 ± 8% — примерно 70/30. Эти открытия являются новаторскими, поскольку они впервые количественно оценили возможное происхождение космических лучей. Они также представляют собой наиболее убедительное на сегодняшний день доказательство того, что остатки сверхновой являются источником космических лучей.

Эти результаты также демонстрируют, что гамма-излучение протонов более распространено в богатых газом межзвездных областях, тогда как излучение, вызванное электронами, усиливается в бедных газом областях. Это подтверждает то, что предсказывали многие исследователи, а именно, что два механизма работают вместе, чтобы влиять на эволюцию ISM.

По словам почетного профессора Ясуо Фукуи, ведущего автора исследования: «Этот новый метод был бы невозможен без международного сотрудничества. Это будет применено к большему количеству остатков сверхновых с помощью гамма-телескопа следующего поколения CTA (Cherenkov Telescope Array) в дополнение к существующим обсерваториям, что значительно продвинет изучение происхождения космических лучей».

Ранее Курсор писал, что астрономы заявили, что Земля может быть окружена гигантским магнитным туннелем. Загадочные структуры в небе десятилетиями озадачивали астрономов, но, возможно, им удалось решить эту загадку.

Астрономы нашли ответ на один из фундаментальных вопросов о нашей Вселенной. Ученые смоли выяснить, почему некоторые галактики больше не образуют новых звезд.

Ранее Курсор писал, что астрономы раскрыли тайну «горящего» космоса. Австралийские ученые подтвердили, что галактики, образующие звезды, ответственны за создание гамма-лучей, которые до сих пор не были связаны с известным происхождением.

Курсор также сообщал, что астрономы разгадали космическую загадку 900-летней давности. Международная группа астрономов заявила, что 900-летняя космическая загадка происхождения знаменитой сверхновой, впервые обнаруженной над Китаем в 1181 году нашей эры, наконец-то решена.

Космический рассвет раскрывает многие величайшие загадки астрономии. Благодаря новейшим телескопам астрономы сегодня могут увидеть, как выглядели объекты 13 млрд лет назад, примерно через 800 млн лет после Большого взрыва.

Астрономы обнаружили новые ключи к образованию нашей Солнечной системы. Область активного звездообразования в созвездии Ро Змееносца дает астрономам новое понимание условий, в которых зародилась наша солнечная система.

Курсор также писал о катаклизме нового типа в космосе: обнаружено первое слияние черной дыры и нейтронной звезды.

Кроме этого, ученые спроектировали новую ловушку для антиматерии, что узнать одну из главных тайн Вселенной. Новая ловушка охлаждает антиматерию с помощью лазеров.

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.

Стало известно, что ученые предсказали гибель необычной черной экзопланеты.

Ранее Курсор писал, что 20 планет за пределами Солнечной системы более пригодны для жизни, чем Земля, а астрономы уже назвали четыре самые многообещающие планеты для жизни.

Напомним, Курсор сообщал о том, что астрономы раскрыли тайну самой загадочной галактики.

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

Автор материала:
Таня Нати
ТЭГИ: