Naštěstí pro život na Zemi atmosféra planety blokuje většinu nebezpečného gama záření. Ale protože
Tento nález se nazýval Fermiho bubliny.Přestože povaha tohoto jevu je stále záhadou, vědci se domnívají, že jsou spojeny se supermasivní černou dírou umístěnou ve středu galaxie. Nová studie ale ukazuje, že to není tak úplně pravda.
Jak se zkoumá kosmické záření gama?
Vesmír je domovem mnohaexotické a krásné jevy, z nichž některé mohou generovat téměř nepředstavitelné množství energie. Supermasivní černé díry, sloučení neutronových hvězd, proudy horkého plynu pohybující se rychlostí blízkou rychlosti světla. To vše jsou jen některé příklady událostí, které generují tok gama záření.
Připomeňme, že gama záření je nejvíceenergetická forma elektromagnetického záření. Má nejkratší vlnovou délku (méně než 2⋅10−10 m) a je to proud vysokoenergetických fotonů. Takové záření má ionizační vlastnosti, to znamená, že dokáže přeměnit atomy na nabité ionty.
Vzhledem k tomu, že výhled z úrovně země je blokován, vědci nemohouneměli ponětí o bohatství gama paprsků na obloze, dokud nebyly do vesmíru vypuštěny výzkumné přístroje. První náhodná pozorování provedly družice Vela vypuštěné v 60. letech 20. století za účelem sledování zakázaných jaderných testů.
Umělecká ilustrace družice Vela obíhající kolem Země. Obrázek: Public Domain, Link
Dne 2. července 1967 byly detektory družic Vela 4 aVela 3 zaznamenala první záblesk gama záření, na rozdíl od všech známých signatur spojených se zbraněmi. Další analýza ukázala, že to nemá nic společného se Zemí a testováním atomové bomby.
Kompletní studie gama záření vvesmír začal vypuštěním Fermiho vesmírného dalekohledu v roce 2008. Zařízení se skládá z monitoru gama záblesků a širokého dalekohledu. Fermi používá scintilátory, tedy látky, které mohou svítit, když absorbují ionizující záření. Světlo z takových senzorů je zachycováno fotodetektorem, který umožňuje fixovat výkon záření. Scintilátory dalekohledu jsou po stranách kosmické lodi, aby viděly celou oblohu nezakrytou Zemí.
Velkoplošný dalekohled (LAT) detekujejednotlivé gama paprsky, využívající technologii podobnou pozemským urychlovačům částic. Fotony narážejí na tenké plechy a mění se na páry elektron-pozitron. Tyto nabité částice procházejí střídajícími se vrstvami křemíkových mikropáskových detektorů a způsobují ionizaci, která vytváří detekovatelné drobné pulsy elektrického náboje.
V průběhu let jich Fermi vytvořil mnohoúžasné objevy. Jako první například objevil pulsar, který vyzařuje pouze gama záření, dozvěděl se, že zbytky supernovy fungují jako obří urychlovač částic a pozoroval záblesky gama paprsků během bouřek na Zemi. Nejpřekvapivějším objevem jsou ale Fermiho bubliny.
Umělecká ilustrace dalekohledu Fermi. Obrázek: Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab společnosti NASA
Čím více výzkumů, tím více záhad
V listopadu 2010 to vědci oznámiliNa obou stranách jádra Mléčné dráhy byly objeveny dvě velké eliptické struktury energetické plazmy, které vyzařují gama a rentgenové vlny. Tyto struktury, nazývané Fermiho bubliny, se rozprostírají 25 000 světelných let nahoru a dolů od galaktického středu. Pro srovnání, vzdálenost od něj ke Slunci je asi 26 tisíc světelných let.
Umělecká ilustrace Fermiho bublin. Video: NASA
Pozadí gama záření rozptýlené v galaxii aokolního prostoru, narušily předchozí detekci těchto neobvyklých obřích struktur. Síla dalekohledu Fermi a pokroky v technologii však tento problém překonaly.
Vědci se domnívají, že zdrojem bublinje supermasivní černá díra v galaxii. Navíc přes něj musí být propojeny. Nejpopulárnější hypotéza naznačuje, že černá díra aktivně absorbuje hmotu a vyvrhuje obří výtrysky plazmatu viditelné v elektromagnetickém spektru. Podobné zdroje byly již dříve objeveny v jiných galaxiích.
Pozorovací údaje o Fermiho bublinách. Video: NASA
Aby tuto teorii potvrdili, vědci takové hledali„komíny“ jsou sloupcové výtrysky plazmy kolmé k rovině galaxie. Brzy bylo něco podobného zaznamenáno a později změřeno uvnitř Fermiho bublin.
Další výzkum však přinesl novéotázky. Ukázalo se, že bubliny nevypadají symetricky, jak napovídala teorie. Zatímco v jednom z nich byl vysledován jasný obraz "komína", ve druhém - v procesu měření, začal mizet. V jednom z nich byla navíc nalezena zvláštní světlá skvrna „kokon“, kterou nebylo možné nijak vysvětlit.
Tajemná povaha "kokonu"
Výzkumníci zkoumají okvětní lístky Fermiho bublinzjistili, že jsou pokryty několika záhadnými strukturami sestávajícími z velmi jasných a prominentních gama paprsků. Jedna z nejjasnějších skvrn byla nalezena v jižním laloku a dostala jméno Fermiho kokon.
Kokon Fermi. Obrázek: Kavli IPMU
V článku nedávno publikovaném v časopise NatureAstronomie vědci oznámili, že byli schopni určit povahu tohoto kokonu. Ve své práci vědci analyzovali data z vesmírných dalekohledů GAIA a Fermi, aby ukázali, že Fermiho kokon skutečně pochází z radiace z trpasličí eliptické galaxie Sagittarius (SagDEG).
Tato satelitní galaxie Mléčné dráhy je viditelná, kdyžpozorování ze Země přes Fermiho bubliny. Kvůli své úzké oběžné dráze ztratila velkou část svého mezihvězdného plynu, když obíhá naši Galaxii, a mnoho jejích hvězd bylo odtrženo od svého hvězdného disku a vtaženo do proudů za SagDEG.
Umístění Slunce a trpasličí eliptické galaxie ve Střelci. Obrázek: Kavli IPMU
Tato galaxie prakticky postrádá materiáltvorba hvězd a aktivní procesy. Stále však může skrývat zdroje gama záření. Astrofyzici ve své práci prokázali, že záhadnou záři Fermiho kokonu lze vysvětlit mnoha milisekundovými pulsary umístěnými v galaxii SagDEG.
Milisekundové pulsary jsou zbytkyurčité typy hvězd, mnohem hmotnější než Slunce, které jsou v blízkých binárních soustavách. Vlivem extrémní rotace vyvrhují urychlené částice do vesmíru. Elektrony uvolněné milisekundovými pulsary se srážejí s nízkoenergetickými fotony kosmického mikrovlnného pozadí a tlačí je směrem k vysokoenergetickým paprskům gama.
I když vědci byli schopni vysvětlit samostatnéúčinek spojený s Fermiho bublinami, složitá povaha tohoto jevu a kosmického záření gama obecně zůstává záhadou. Ačkoli se dlouho předpokládalo, že hlavním zdrojem gama záření jsou aktivní galaktická jádra, dnes se ví, že je to špatně.
Jedna z alternativních hypotéz to naznačujeneznámá interakce temné hmoty může tvořit většinu tohoto záření. Vědci to budou moci zjistit pomocí nových experimentů a možná další stopy obsahují záhadné Fermiho bubliny.
Přečtěte si více:
NASA odhaluje, jak vypadá budoucnost sluneční soustavy
Fyzici ochladili atomy na rekordní teploty. Jsou miliardkrát chladnější než vesmír.
Vědci vysvětlují, proč se Indie a Asie velmi rychle srazily
Titulní obrázek: NASA/GSFC/DOE/Fermi LAT/D.Finkbeiner et al.