За щастие на живота на Земята, атмосферата на планетата блокира по-голямата част от опасното гама лъчение. Но защото
Това откритие беше наречено мехурчета на Ферми.Въпреки че природата на това явление все още е загадка, учените смятат, че те са свързани със свръхмасивна черна дупка, разположена в центъра на галактиката. Но ново проучване показва, че това не е съвсем вярно.
Как се изучава космическото гама лъчение?
Вселената е дом на много хораекзотични и красиви феномени, някои от които могат да генерират почти невъобразимо количество енергия. Свръхмасивни черни дупки, сливания на неутронни звезди, потоци горещ газ, движещи се със скорост, близка до тази на светлината. Всичко това са само някои примери за събития, които генерират поток от гама лъчи.
Припомнете си, че гама радиацията е найенергийна форма на електромагнитно излъчване. Той има най-късата дължина на вълната (по-малко от 2⋅10−10 m) и представлява поток от високоенергийни фотони. Такова лъчение има йонизиращи свойства, тоест може да превърне атомите в заредени йони.
Тъй като гледката от нивото на земята е блокирана, учените не могатнямаха представа за богатството на гама лъчи в небето, докато изследователските инструменти не бяха изстреляни в космоса. Първите случайни наблюдения бяха направени от сателитите Vela, изстреляни през 60-те години на миналия век за наблюдение на забранени ядрени опити.
Илюстрация на художника на сателита Vela, обикалящ около Земята. Изображение: обществено достояние, връзка
На 2 юли 1967 г. детекторите на сателитите Vela 4 иVela 3 регистрира първия изблик на гама радиация, за разлика от всички известни сигнатури, свързани с оръжия. Допълнителен анализ показа, че няма нищо общо със Земята и тестването на атомната бомба.
Полноценное исследование гамма-излучения в космосът започна с изстрелването на космическия телескоп Fermi през 2008 г. Устройството се състои от монитор за избухване на гама лъчи и широк телескоп. Ферми използва сцинтилатори, тоест вещества, които могат да светят, когато абсорбират йонизиращо лъчение. Светлината от такива сензори се улавя от фотодетектор, който ви позволява да фиксирате мощността на излъчване. Сцинтилаторите на телескопа са отстрани на космическия кораб, за да виждат цялото небе, което не е скрито от Земята.
Телескоп с голяма площ (LAT) откриваиндивидуални гама лъчи, използвайки технология, подобна на земните ускорители на частици. Фотоните удрят тънки метални листове, превръщайки се в двойки електрон-позитрон. Тези заредени частици преминават през редуващи се слоеве силициеви микролентови детектори, причинявайки йонизация, която произвежда откриваеми малки импулси на електрически заряд.
През годините Ферми е направил многоневероятни открития. Например, той беше първият, който откри пулсар, който излъчва само гама лъчи, научи, че остатъците от свръхнови действат като гигантски ускорител на частици и наблюдаваше светкавици на гама лъчи по време на гръмотевични бури на Земята. Но най-изненадващото откритие са мехурчетата на Ферми.
Илюстрация на художника на телескопа Ферми. Изображение: Лаборатория за концептуални изображения на Центъра за космически полети Годард на НАСА
Колкото повече изследвания, толкова повече мистерии
През ноември 2010 г. изследователите обявиха, чеОт двете страни на ядрото на Млечния път са открити две големи елипсовидни структури от енергийна плазма, които излъчват гама и рентгенови вълни. Тези структури, наречени мехурчета на Ферми, се простират на 25 000 светлинни години нагоре и надолу от галактическия център. За сравнение, разстоянието от него до Слънцето е около 26 хиляди светлинни години.
Художествена илюстрация на мехурчета Ферми. Видео: НАСА
Фонова гама радиация, разпръсната в галактиката иоколното пространство, попречи на предишното откриване на тези необичайни гигантски структури. Но силата на телескопа Fermi и напредъкът в технологиите са преодолели този проблем.
Изследователите смятат, че източникът на мехурчетатае свръхмасивна черна дупка в галактиката. Освен това те трябва да бъдат свързани чрез него. Най-популярната хипотеза предполага, че черната дупка активно абсорбира материя, изхвърляйки гигантски струи плазма, видими в електромагнитния спектър. Подобни източници са били открити преди това в други галактики.
Данни от наблюдения върху мехурчета на Ферми. Видео: НАСА
За да потвърдят тази теория, учените потърсили такива„комините“ са колонни струи плазма, перпендикулярни на равнината на галактиката. Скоро нещо подобно беше забелязано и по-късно измерено вътре в мехурчетата на Ферми.
Допълнителни изследвания обаче предоставиха новивъпроси. Оказа се, че мехурчетата не изглеждат симетрични, както предполага теорията. Докато в един от тях се проследи ясно изображение на „комина“, в другия, в процеса на измерване, той започна да изчезва. Освен това в един от тях е открито странно светло петно "пашкул", което не може да бъде обяснено по никакъв начин.
Мистериозната природа на "пашкула"
Изследвайки венчелистчетата на мехурчетата Ферми, изследователитеустановиха, че са покрити с няколко мистериозни структури, състоящи се от много ярки и изпъкнали гама лъчи. Едно от най-ярките петна беше открито в южния лоб и беше наречено пашкула на Ферми.
Пашкул Ферми. Изображение: Kavli IPMU
В статия, публикувана наскоро в списание NatureАстрономията, изследователите съобщиха, че са успели да определят природата на този пашкул. В своята работа учените анализираха данни от космическите телескопи GAIA и Fermi, за да покажат, че пашкулът на Fermi всъщност възниква от радиация от елиптичната галактика джудже Стрелец (SagDEG).
Тази сателитна галактика на Млечния път се вижда, когатонаблюдение от Земята през мехурчетата на Ферми. Поради тясната си орбита, той загуби голяма част от своя междузвезден газ, докато обикаляше около нашата Галактика, и много от неговите звезди бяха откъснати от диска си и изтеглени в потоците, следващи SagDEG.
Местоположение на Слънцето и елиптична галактика джудже в Стрелец. Изображение: Kavli IPMU
Тази галактика е практически лишена от материал зазвездообразуване и активни процеси. Въпреки това, той все още може да скрие източници на гама радиация. В своята работа астрофизиците показаха, че мистериозното сияние на пашкула на Ферми може да се обясни с множеството милисекундни пулсари, разположени в галактиката SagDEG.
Милисекундните пулсари са останкинякои видове звезди, много по-масивни от Слънцето, които са в близки двойни системи. Под въздействието на екстремно въртене те изхвърлят ускорени частици в космоса. Електрони, освободени от милисекундни пулсари, се сблъскват с нискоенергийни космически микровълнови фонови фотони, тласкайки ги към високоенергийни гама лъчи.
Въпреки че изследователите са успели да обяснят отделноефектът, свързан с мехурчетата на Ферми, сложната природа на това явление и на космическото гама лъчение като цяло остава загадка. Въпреки че дълго време се смяташе, че активните галактически ядра са основният източник на гама лъчи, сега се знае, че това е грешно.
Една алтернативна хипотеза предполага тованеизвестното взаимодействие на тъмната материя може да образува по-голямата част от това лъчение. Учените ще могат да разберат в нови експерименти и може би допълнителни улики съдържат мистериозни мехурчета на Ферми.
Прочетете още:
НАСА разкрива как изглежда бъдещето на Слънчевата система
Физиците са охладили атоми до рекордни температури. Те са милиард пъти по-студени от космоса.
Изследователите обясняват защо Индия и Азия се сблъскаха много бързо
Изображение на корицата: NASA/GSFC/DOE/Fermi LAT/D.Finkbeiner et al.