Extrém energiájú részecskegyorsító PeVatron az égen

4850

A kozmikus sugárzás nagy energiájú, közel fénysebességgel mozgó, elektromosan töltött részecskék áramlása a világűrben. Ezek a részecskék kis részben a Föld felszínéig is eljutnak, de itt szerencsére a sugárzás legnagyobb részétől megvéd bennünket a Nap és a Föld mágneses mezeje, valamint a légkörünk. A világűrben azonban komoly problémát jelenthet ez a sugárzás az űrhajósok egészségére és a technikai berendezésekre nézve is. Ez jelenleg nehezen leküzdhető akadálynak ígérkezik a majdani emberes csillagközi utazások során, de még a Marsra való eljutást is jelentősen hátráltatja.

A kozmikus sugárzás Földet megközelítő részecskéi a légkör molekuláival ütközve másodlagos részecskék lavináját váltják ki, mi pedig ezeket tudjuk kimutatni a felszínen. Forrás: electroverse.net.

De honnan jönnek ezek a nagy energiájú részecskék? A Naprendszeren túli eredetű kozmikus sugarak lényegében minden irányból egyenletes intenzitással érkeznek hozzánk, így a részecskék beérkezési iránya alapján a forrásuk – a fénysugarakéval ellentétben – nem állapítható meg. Ennek az az oka, hogy a kozmikus sugárzás részecskéit akár több tíz- vagy százezer éves útjuk során töltésük miatt eltérítik a Tejútrendszer gyenge, ám mindenütt jelenlévő mágneses terei. Mindazonáltal az asztrofizikusoknak határozott elképzeléseik vannak a kozmikus részecskék eredetével kapcsolatban. A szakemberek nem meglepő módon a legnagyobb energiájú kozmikus eseményekre és objektumokra, mint szupernóvákra és szupernóva-maradványokra gyanakszanak. Ám eddig egyetlen konkrét forrást sem sikerült azonosítani.

Most azonban megtalálták az első egyedi kozmikusrészecske-forrást: egy hatalmas csillagrobbanásból visszamaradt anyagfelhőt; egy szupernóva-maradványt. A tettes a G106.3+2.7 katalógusjelű képződmény, egy üstökösformájú felhő tőlünk 2600 fényévre, a Cepheus csillagkép irányában. Persze a csillagászok nem itt a Földön fogtak el azonosíthatóan ebből a felhőből származó kozmikus részecskéket. Ennél valamivel közvetettebb bizonyítékokat találtak.

A szupernóva-robbanás lökéshulláma, illetve az ott kavargó kaotikus szerkezetű mágneses tér csapdába ejti, és hatalmas energiákra gyorsítja a töltött részecskéket, egészen addig, míg azokat már nem képes tovább kordában tartani, így a részecskék kiszabadulnak a csillagközi térbe. Ezek a kozmikus részecskék akár tízszer nagyobb energiával is rendelkezhetnek annál, mint ami a legnagyobb földi részecskegyorsítóval, a svájci Genfben működő CERN kutatóintézet Nagy Hadronütköztetőjével (Large Hadron Collider – LHC) elérhető. Az ilyen, petaelektronvoltos (1 PeV = 1015, vagyis milliószor milliárd eV) energiájú részecskéket kelteni képes kozmikus objektumokat PeVatronoknak is becézik a csillagászok. Ám egészen mostanáig egyetlen ilyet sem találtak.

Az asztrofizikusok a G106.3+2.7 szupernóva-maradványból eredő kozmikus részecskék hatását közvetlenül annak környezetében figyelték meg. A hatalmas, PeV-os energiájú részecskék, elsősorban protonok, a környező gázanyag atomjaival ütközve még mindig rendkívüli, akár 100 teraelektronvoltos (1 TeV = 1012, azaz milliószor millió eV) energiájú fotonokat, azaz gamma-sugárzást keltenek (összehasonlításul a látható fény fotonjainak energiája 2–3 eV). Ezek a gamma-fotonok pedig már egyenes úton jutnak el a földi, illetve Föld körüli detektorokhoz, így beérkezési irányukból a származási helyük is meghatározható.

A G106.3+2.7 PeVatron, egy szupernóva-maradvány gammasugár-képe az égbolton, TeV tartományban (színárnyalatokkal). A forrás rádióképeit különböző kontúrvonalak jelölik. Forrás: VERITAS/E. Roache et al. (2009).

A csillagászok a NASA gamma-tartományban működő Fermi űrobszervatóriumának elmúlt 12 éves észlelési anyagában, valamint több földi gamma-műszer méréseiben számos ilyen óriási energiájú, 1–100 TeV-os gamma-fotont mutattak ki a G106.3+2.7 anyagfelhőjének irányából, így nyomós érveket tudtak felsorakoztatni amellett, hogy ez az első, és az égen látható legfényesebb valódi képviselője az eddig csupán hipotetikus PeVatronoknak. Mivel ennek az új égitestosztály legfényesebb képviselőjének a kimutatásához is több mint egy évtizedes megfigyelési munkára volt szükség a világ legérzékenyebb élvonalbeli műszereivel, így a közeljövőben még nem várhatjuk hasonló objektumok felfedezésének az özönét. Az asztrofizikusok minden esetre bíznak benne, hogy ezt a mostani eredményt még számos hasonló felfedezés fogja követni.

Forrás: NASA

Hozzászólás

hozzászólás