iPon Hírek

Természetes részecskegyorsítók a szupernóva-maradványok

Dátum | 2013. 02. 15.
Szerző | Jools
Csoport | EGYÉB

A szakértőket a jelenség felfedezése óta foglalkoztatja, hogyan lehetséges, hogy a nagy energiájú kozmikus sugárzás részecskéit vizsgálva úgy tűnik, mintha ezek minden irányból egyforma gyakorisággal érkeznének. Mi lehet ezen galaktikus lövedékek forrása? Minek köszönhetően érnek el ekkora sebességet? Egy nemzetközi kutatócsoport a napokban meggyőző bizonyítékokat tett közzé a különös részecskék egyik lehetséges forrásával kapcsolatban: a nagy energiájú sugárzás egy része biztosan egykori szupernóvákból származik, amelyek tágulásuk során természetes részecskegyorsítókként viselkednek. Ezek a részecskék óriási távolságokat tesznek meg az űrben, mire eljutnak egy-egy földi eredetű detektorig. Útjuk során pályájukat befolyásolják azok a mágneses mezők, amelyeken áthaladnak, így kacskaringós útjuk lehetetlenné teszi, hogy pusztán ez alapján megítélhető legyen, honnan származnak. A részecskék nagy sebessége mindenesetre valószínűvé teszi, hogy valamiféle nagy energiájú kozmikus eseményben keletkeznek. A szakértők régóta sejtették, hogy talán a szupernóvák maradványai állhatnak a háttérben, de ennek igazolására mindeddig nem volt mód. Enrico Fermi volt az első, aki 1949-ben felvázolta, hogyan hozhat létre egy szupernóva-maradvány ultragyors protonokat. A csillag felrobbanása után egy izzó gázfelhő képződik az égitest külső, ledobott rétegeiből, amely nagy sebességgel terjed kifelé. Fermi elképzelése szerint a maradványt határoló lökéshullám egy komplex mágneses mezőt „tol” maga előtt és egy másikat pedig „vonszol” maga után. Ahogy aztán beleütközik a környező csillagközi gázba, a töltéssel rendelkező részecskék egy része ide-oda kezd cikázni a két mező között, időről időre átlépve a hullámfrontot, közben újabb energialöketre téve szert. Bizonyos idő elteltével elegendő energiát nyer ahhoz, hogy kiszabaduljon a mágneses mezők „fogságából”, és kozmikus sugárzás formájában kilő az űrbe.

Ha aztán egy ilyen, nagy sebességű proton összeütközik a csillagközi anyag egy alacsonyabb energiájú protonjával, az interakcióban az esetek többségében egy semleges pion (avagy pi-mezon) keletkezik. Ez utóbbi szubatomi részecske nagyon rövid életű, és szinte azonnal két gamma-fotonra bomlik. Mivel a fotonok semlegesek, pályájukat a mágneses terek nem befolyásolják, így útjuk gyakorlatilag egyenesnek tekinthető az űrben, tehát forrásukat megkeresve jó eséllyel rá lehet találni az űr azon területeire, ahol sok nagy energiájú proton található. Az egyetlen probléma a módszerrel, hogy a szupernóva-maradványok által felgyorsított elektronok is gamma-sugárzást hoznak létre a csillagközi anyag részecskéivel ütközve. Az eredet kérdésére az energiaspektrum adhat választ: a protonokból, vagyis közvetlenebb módon a pionokból származó gamma-sugárzás fotonjainak keletkezésük okán legalább a pion energiájának felével rendelkezniük kell. Az elektronokból keletkező gamma-sugárzásban viszont nem találunk ilyen „előírt” energiaminimumot. A spektrum alapján tehát meg lehet különböztetni, hogy protonokból vagy elektronokból származik-e a sugárzás. A mélyűri gamma-sugarak detektálását megnehezíti, hogy a földi légkör megállítja ezeket, mielőtt elérnék a felszínt. Ehhez társul, hogy a legutóbbi időkig a bolygónk körüli pályán elhelyezett szenzorok nem voltak elég érzékenyek ahhoz, hogy a kétfajta eredetű gamma-fotonokat megkülönböztethessék. A NASA erre alkalmas Fermi gamma-sugár űrtávcsöve 2008-ban került pályára, és a Stanford kutatócsoportja az új műszer segítségével rögtön meg is kezdte az adatgyűjtést. Stefan Funk és kollégái az elmúlt négy évben két közeli szupernóva-maradványt (a fenti képen látható Medúza-ködöt, illetve az alább látszó W44 jelű objektumot) tanulmányoztak, és bár a rendszer érzékenysége távolabbi források esetén még mindig hagy maga után kívánnivalót, a közeli célpontok vizsgálata révén sikerült igazolni, hogy ezek az égi objektumok valóban képesek a protonok felgyorsítására. Fermi elmélete tehát igazolást nyert, bár az továbbra is kérdéses, hogy a szupernóva-maradványokon kívül milyen más forrásai lehetnek a nagy energiájú kozmikus sugárzásnak. Ennek megválaszolásához további adatgyűjtésre, és másfajta égitestek hasonló vizsgálatára is szükség lesz, most hogy végre rendelkezésre áll az az eszköz, amely lehetővé teheti mindezt.

Új hozzászólás írásához előbb jelentkezz be!

Eddigi hozzászólások

1. MZperX75
2013.02.17. 18:47
Na ezek legalább látványosak......
 
Válasz írásához előbb jelentkezz be!