Yüzyıllık Esrar: Kozmik Işınların Nereden Geldiği Ortaya Çıkıyor
Araştırmacılar, kozmik ışınların kökenlerini ortaya çıkarıyor ve bunları PeVatron adı verilen gizemli kozmik hızlandırıcılarla ilişkilendiriyor.
Michigan Eyalet Üniversitesi’ndeki astrofizikçilerin yeni araştırması, bilim insanlarını bir asırdan uzun süredir kafalarını kurcalayan bir gizemi çözmeye yaklaştırabilir: Galaktik kozmik ışınlar nereden geliyor?
Kozmik ışınlar, neredeyse ışık hızında hareket eden yüksek enerjili parçacıklardır. Hem Samanyolu’nun içinde hem de ötesinde konumlardan kaynaklanırlar, ancak kesin kaynakları 1912’deki keşiflerinden bu yana bilinmemektedir.
MSU’da fizik ve astronomi yardımcı doçenti olan Shuo Zhang ve araştırma ekibi, bu parçacıkların nerede oluşmuş olabileceğine dair yeni bilgiler sunan iki yeni çalışmaya öncülük etti. Bulgular, Alaska, Anchorage’daki Amerikan Astronomi Derneği’nin 246. toplantısında sunuldu.
Bu enerjik parçacıkların, kara delikler, süpernova kalıntıları ve yıldızların doğduğu bölgeler de dahil olmak üzere evrenin en uç noktalarından geldiğine inanılıyor. Bu tür astrofiziksel olaylar, evrenin her yerinde ve hatta Dünya’da bulunan küçük, neredeyse kütlesiz parçacıklar olan nötrinoları da üretir.
Zhang, “Kozmik ışınlar, Dünya’daki yaşam için düşündüğünüzden çok daha önemlidir,” dedi. “Kara delikler gibi çok uzak kaynaklardan her saniye yaklaşık 100 trilyon kozmik nötrino vücudunuzdan geçiyor. Nereden geldiklerini bilmek istemez misiniz?”
Evrenin En Büyük Hızlandırıcıları
Kozmik ışın kaynakları o kadar güçlüdür ki, protonları ve elektronları, en gelişmiş insan yapımı parçacık hızlandırıcılarıyla bile mümkün olanın çok ötesinde enerji seviyelerine hızlandırabilirler. Zhang’ın grubu, PeVatron olarak bilinen bu doğal kozmik hızlandırıcılara odaklanarak, bunların nerede var olduklarını, neyden oluştuklarını ve parçacıkları bu kadar yüksek enerjilere nasıl ittiklerini anlamaya çalışıyor.
Bu mekanizmaların daha derinlemesine anlaşılması, galaksi evrimi ve karanlık maddenin gizemli doğası hakkındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir.
XMM-Newton uzay teleskobu (DiKerby, Zhang ve diğerleri, ApJ, 983, 21) tarafından elde edilen, aşırı galaktik kozmik ışın kaynağı 1LHAASO J0343+5254u ile ilişkili yeni keşfedilen pulsar rüzgar bulutsusunun X-ışını görüntüsü. Kaynak: XMM-Newton uzay teleskobu.
Grubunun son makaleleri, kaynakları bilinmeyen PeVatron adaylarının çoklu dalga boylu çalışmalarını inceliyor. İlk makalede, Zhang’ın grubundaki doktora sonrası öğrencisi Stephen DiKerby, Büyük Yüksek İrtifa Hava Duşu Gözlemevi (LHAASO) tarafından keşfedilen gizemli bir PeVatron adayını araştırdı, ancak kaynağın doğası hala bilinmiyordu. XMM-Newton uzay teleskobundan elde edilen X-ışını verilerini kullanan DiKerby, bir pulsar rüzgarı bulutsusu buldu; bu, göreli elektronlar ve bir pulsardan enerji enjeksiyonuyla oluşan konumlar içeren genişleyen bir baloncuktu. Bu bulgu, bu PeVatron’un pulsar rüzgarı bulutsusu tipi bir kozmik ışın kaynağı olduğunu kanıtladı ve bilim insanlarının PeVatronların doğasını belirleyebildiği birkaç örnekten biri oldu.
Öğrenciler Bir Sonraki Dalgaya Önderlik Ediyor
İkinci makalede, Zhang’ın grubundaki üç MSU lisans öğrencisi – Ella Were, Amiri Walker ve Shaan Karim – NASA’nın Swift X-ışını teleskopunu kullanarak, henüz keşfedilmemiş LHAASO kozmik ışın kaynaklarından gelen X-ışını emisyonlarını gözlemlediler. Ekip, X-ışını emisyonunun üst sınırlarını hesapladı ve çalışmalarının gelecekteki çalışmalar için yol gösterici olması bekleniyor.
Zhang, “Kozmik ışın kaynaklarını belirleyip sınıflandırarak, umarız sınıflandırmalı kapsamlı bir kozmik ışın kaynakları kataloğu oluşturabiliriz,” dedi. “Bu, gelecekteki nötrino gözlemevleri ve geleneksel teleskopların parçacık hızlanma mekanizmaları üzerine daha derinlemesine çalışmalar yapması için bir miras görevi görebilir.”
Zhang’ın ekibi, daha sonra IceCube Nötrino Gözlemevi’nden topladığı verileri X-ışını ve gama ışını teleskoplarından elde edilen verilerle birleştirerek kozmik ışın kaynakları üzerine başka bir çalışma yapmayı planlıyor. Bazı kozmik ışın kaynaklarının neden nötrino yayarken diğerlerinin yaymadığını ve nötrinoların nerede ve nasıl üretildiğini araştırmak istiyorlar.
Zhang, “Bu çalışma, parçacık fizikçileri ve gökbilimciler arasında iş birliği gerektirecek,” dedi. “Bu, MSU yüksek enerji fiziği grubu için ideal bir proje.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
Bilim İnsanlarını Şaşkına Çeviren Keşif: Neden Bu Kozmik Rüzgar Bu Kadar Yavaş?