Heldigvis for livet på Jorden blokerer planetens atmosfære det meste af den farlige gammastråling. Men fordi
Dette fund blev kaldt Fermi-bobler.Selvom arten af dette fænomen stadig er et mysterium, mener videnskabsmænd, at de er forbundet med et supermassivt sort hul placeret i centrum af galaksen. Men en ny undersøgelse viser, at det ikke er helt rigtigt.
Hvordan studeres kosmisk gammastråling?
Universet er hjemsted for mangeeksotiske og smukke fænomener, hvoraf nogle kan generere en næsten ufattelig mængde energi. Supermassive sorte huller, neutronstjernefusioner, strømme af varm gas, der bevæger sig tæt på lysets hastighed. Alle disse er blot nogle eksempler på begivenheder, der genererer en gammastråleflux.
Husk, at gammastråling er mestenergiform for elektromagnetisk stråling. Den har den korteste bølgelængde (mindre end 2⋅10−10 m) og er en strøm af højenergifotoner. Sådan stråling har ioniserende egenskaber, det vil sige, at den kan omdanne atomer til ladede ioner.
Da udsynet fra jordoverfladen er blokeret, kan forskerne ikkehavde ingen idé om rigdommen af gammastråler på himlen, indtil forskningsinstrumenter blev sendt ud i rummet. De første utilsigtede observationer blev foretaget af Vela-satellitterne, der blev opsendt i 1960'erne for at overvåge forbudte atomprøvesprængninger.
Kunstnerens illustration af Vela-satellitten, der kredser om Jorden. Billede: Public Domain, Link
Den 2. juli 1967 blev detektorerne fra Vela 4 satellitterne ogVela 3 registrerede det første udbrud af gammastråling, i modsætning til nogen af de kendte signaturer forbundet med våben. Yderligere analyser viste, at det ikke havde noget at gøre med Jorden og afprøvningen af atombomben.
En komplet undersøgelse af gammastråling irummet begyndte med opsendelsen af Fermi-rumteleskopet i 2008. Enheden består af en gammastrålemonitor og et bredt teleskop. Fermi bruger scintillatorer, det vil sige stoffer, der kan gløde, når de absorberer ioniserende stråling. Lyset fra sådanne sensorer fanges af en fotodetektor, som giver dig mulighed for at fiksere strålingseffekten. Teleskopets scintillatorer er på siderne af rumfartøjet for at se hele himlen, der ikke er skjult af Jorden.
Large area telescope (LAT) detektererindividuelle gammastråler, ved hjælp af teknologi svarende til terrestriske partikelacceleratorer. Fotoner rammer tynde metalplader og bliver til elektron-positron-par. Disse ladede partikler bevæger sig gennem skiftende lag af silicium-mikrostripdetektorer, hvilket forårsager ionisering, der producerer sporbare små impulser af elektrisk ladning.
Gennem årene har Fermi lavet mangefantastiske opdagelser. For eksempel var han den første, der opdagede en pulsar, der kun udsender gammastråler, lærte, at supernova-rester fungerer som en gigantisk partikelaccelerator, og observerede udbrud af gammastråler under tordenvejr på Jorden. Men den mest overraskende opdagelse er Fermi-boblerne.
Kunstnerens illustration af Fermi-teleskopet. Billede: NASAs Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
Jo mere forskning, jo flere mysterier
I november 2010 meddelte forskere detPå begge sider af Mælkevejens kerne er der fundet to store elliptiske strukturer af energisk plasma, der udsender gamma- og røntgenbølger. Disse strukturer, kaldet Fermi-bobler, strækker sig 25.000 lysår op og ned fra det galaktiske centrum. Til sammenligning er afstanden fra den til Solen omkring 26 tusind lysår.
Kunstnerisk illustration af Fermi bobler. Video: NASA
Baggrund gammastråling spredt i galaksen ogomgivende rum, forstyrret den tidligere påvisning af disse usædvanlige kæmpestrukturer. Men Fermi-teleskopets kraft og teknologiske fremskridt har overvundet dette problem.
Forskerne mener, at kilden til boblerneer et supermassivt sort hul i galaksen. Desuden skal de forbindes gennem det. Den mest populære hypotese antyder, at det sorte hul aktivt absorberer stof og kaster gigantiske stråler af plasma ud, der er synlige i det elektromagnetiske spektrum. Lignende kilder er tidligere blevet opdaget i andre galakser.
Observationsdata om Fermi-bobler. Video: NASA
For at bekræfte denne teori ledte forskerne efter en sådan"skorstene" er søjleformede stråler af plasma vinkelret på galaksens plan. Snart blev noget lignende bemærket og senere målt inde i Fermi-boblerne.
Yderligere forskning gav dog nytspørgsmål. Det viste sig, at boblerne ikke ser symmetriske ud, som teorien antydede. Mens der i en af dem blev sporet et klart billede af "skorstenen", i den anden - i processen med målinger, begyndte den at forsvinde. Desuden blev der fundet et mærkeligt lyspunkt "kokon" i en af dem, som ikke kunne forklares på nogen måde.
Den mystiske natur af "kokonen"
Udforsker kronbladene af Fermi-boblerne, forskernefundet, at de er dækket af flere mystiske strukturer bestående af meget lyse og fremtrædende gammastråler. Et af de lyseste pletter blev fundet i den sydlige lap og fik navnet Fermi-kokonen.
Kokon Fermi. Billede: Kavli IPMU
I et papir for nylig offentliggjort i tidsskriftet NatureAstronomi rapporterede forskerne, at de var i stand til at bestemme arten af denne kokon. I deres arbejde analyserede forskerne data fra GAIA- og Fermi-rumteleskoperne for at vise, at Fermi-kokonen faktisk opstår fra stråling fra Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy (SagDEG).
Denne satellitgalakse i Mælkevejen er synlig, nårobservation fra Jorden gennem Fermi-boblerne. På grund af sin snævre bane har den mistet meget af sin interstellare gas, mens den kredser om vores galakse, og mange af dens stjerner er blevet revet fra deres stjerneskive og trukket ind i vandløbene, der følger SagDEG.
Placering af Solen og Dværg-ellipsegalaksen i Skytten. Billede: Kavli IPMU
Denne galakse er stort set blottet for materiale tilstjernedannelse og aktive processer. Det kan dog stadig skjule kilder til gammastråling. I deres arbejde har astrofysikere vist, at Fermi-kokonens mystiske glød kan forklares med de mange millisekunders pulsarer, der er placeret i SagDEG-galaksen.
Millisekunder pulsarer er restervisse typer stjerner, meget mere massive end Solen, der er i tætte binære systemer. Under påvirkning af ekstrem rotation kaster de accelererede partikler ud i rummet. Elektroner frigivet af millisekunders pulsarer kolliderer med lavenergi kosmiske mikrobølge baggrundsfotoner og skubber dem mod højenergiske gammastråler.
Selvom forskerne var i stand til at forklare en separateffekten forbundet med Fermi-bobler, den komplekse natur af dette fænomen og af kosmisk gammastråling generelt forbliver et mysterium. Selvom aktive galaktiske kerner længe har været anset for at være hovedkilden til gammastråler, er dette nu kendt for at være forkert.
En alternativ hypotese antyder detden ukendte interaktion mellem mørkt stof kan danne det meste af denne stråling. Forskere vil være i stand til at finde ud af det i nye eksperimenter, og måske indeholder yderligere spor mystiske Fermi-bobler.
Læs mere:
NASA afslører, hvordan fremtiden for solsystemet ser ud
Fysikere har afkølet atomer til at registrere temperaturer. De er en milliard gange koldere end det ydre rum.
Forskere forklarer, hvorfor Indien og Asien kolliderede meget hurtigt
Forsidebillede: NASA/GSFC/DOE/Fermi LAT/D.Finkbeiner et al.