Gigantikus víztartály-hálózat segíthet megfejteni az Univerzum legnagyobb energiájú titkait

226

A Mexikóban lévő, speciális kialakítású HAWC detektorrendszer naponta a teljes látszó égbolt mintegy kétharmadát fésüli át az extrém nagy energiájú kozmikus sugárzás forrásaira “vadászva”.


Az elektromágneses spektrum legnagyobb energiájú tartományát képező gammasugárzás (akárcsak a röntgen-, valamint az ultraibolya és az infravörös sugárzás nagy része), valamint a világűrből érkező, nagy energiájú töltött részecskék zápora nem képes áthatolni a Föld légkörén. Ez az élővilág szempontjából kifejezetten szerencsés körülmény, a csillagászok azonban értékes információkkal lennének szegényebbek, ha ezeket a fotonokat és részecskéket semmilyen módon nem tudnák detektálni. Erre egyrészt űrtávcsövek segítségével van lehetőség, másrészt viszont a feladat – közvetett módon – a földfelszínről is kivitelezhető. A nagy energiájú fotonok és részecskék ugyanis becsapódáskor kölcsönhatásba lépnek a légkör alkotóelemeivel, és másodlagos részecskéket keltenek; ezek a részecskék pedig jellemzően a közegbeli fénysebességnél gyorsabban mozogva ún. Cserenkov-sugárzást produkálnak, amit már a földfelszíni detektorok is észlelni tudnak.

Az említett Cserenkov-hatás még nagyobb hatásfokkal figyelhető meg, ha a közeg nem a légkör, hanem víz. Az utóbbi években ezért több olyan detektorrendszert is építettek, amelynek központi eleme egy vagy több nagyobb víztartály, amelyekben UV-tartományban érzékeny fotodetektorokkal figyelik a fentebb taglalt folyamatokban keletkező részecskék Cserenkov-sugárzását. Ezen fejlesztések közül kiemelkedik a Mexikó és az USA által fentartott, az előbbi ország egyik magashegységi fennsíkján helyet kapó HAWC (High Altitude Water Cherenkov) berendezés. A mintegy három futballpályányi területű detektorrendszer 300 darab, egyenként 7,3 méter átmérőjű és 4 méter magas, rendkívül nagy tisztaságú vízzel töltött tartályt foglal magában.

A mexikói Sierra Negra nevű vulkán melletti fennsíkon, 4100 méteres magasságban elterülő HAWC detektorrendszer (http://www.hawc-observatory.org/)
A mexikói Sierra Negra nevű vulkán melletti fennsíkon, 4100 méteres magasságban elterülő HAWC detektorrendszer (http://www.hawc-observatory.org/)

A detektorrendszer az év minden napján, a nap 24 órájában fürkészi az eget (a nagy energiájú részecskék detektálásának szempontjából nincsen jelentősége a nappalok és éjszakák váltakozásának), a 100 GeV és 100 TeV közé eső energiájú gammafotonok és kozmikus részecskék forrásait vizsgálva (1 gigaelektronvolt a látható fény energiájának mintegy egymilliárdszorosát, az 1 teraelektronvolt még ennél is ezerszer nagyobb értéket jelent). Ezek az extrém nagy energiájú fotonok és részecskék jellemzően az Univerzum legnagyobb energiakibocsátással járó eseményei (szupernóva-robbanások, gamma-kitörések, szupernehéz fekete lyukak környezetében történő anyagáramlások stb.) során keletkeznek, vizsgálatuk így elsősorban ezeknek az egzotikus folyamatoknak az alaposabb megértését szolgálja. A HAWC-kal dolgozó kutatók egyszerre a Mexikóból látszó égbolt 15%-át (pontosabban az ebből a tartományból származó fotonokat és részecskéket) tudják megfigyelni, 24 óra alatt pedig az égbolt kb. kétharmadát képesek átvizsgálni.

A HAWC teljes kapacitással való működésének első egy évében elért eredményeket a projekt vezetői a napokban, az Amerikai Fizikai Társaság éves közgyűlésén mutatták be. A tavaly március óta zajló égboltfelmérés során számos új, nagy energiájú kozmikus forrást sikerült detektálni, míg sok, régebb óta ismert forrást az eddiginél nagyobb részletességgel sikerült megfigyelni – mind a Tejútrendszerben, mind a távolabbi galaxisokban. A kutatók kiemelték a Cygnus (Hattyú) csillagkép területén végzett vizsgálataikat, amelyek során többek között galaktikus szupernóva-maradványok és neutroncsillagok nagy energiájú sugárzási környezetét sikerült az eddigieknél jóval részletesebben feltárni.

A korábban csak pontszerű gammasugárzó forrásként ismert TeV J1930+188 régió a HAWC mérései alapján komplex struktúrát mutat. A nagy energiájú fotonok ebben az esetben egy, a Tejútrendszerben lévő neutroncsillag környezetében közel fénysebességgel mozgó részecskékből származnak. A fehér kör a telehold méretét jelzi (HAWC Collaboration)
A korábban csak pontszerű gammasugárzó forrásként ismert TeV J1930+188 régió a HAWC mérései alapján komplex struktúrát mutat. A nagy energiájú fotonok ebben az esetben egy, a Tejútrendszerben lévő neutroncsillag környezetében közel fénysebességgel mozgó részecskékből származnak. A fehér kör a telehold méretét jelzi (HAWC Collaboration).

A HAWC projekt a következő években is vezető szerepet tölthet be a nagyenergiás asztrofizikai kutatásokban, mivel az űrtávcsöves programok vagy csak jóval kisebb területre koncentrálva, vagy csak jóval kisebb érzékenységgel és felbontással képesek a kérdéses források vizsgálatára.

Forrás: ScienceDaily, 2016.04.18.

Hozzászólás

hozzászólás