Ευτυχώς για τη ζωή στη Γη, η ατμόσφαιρα του πλανήτη μπλοκάρει το μεγαλύτερο μέρος της επικίνδυνης ακτινοβολίας γάμμα. Επειδή όμως
Αυτό το εύρημα ονομάστηκε φυσαλίδες Fermi.Αν και η φύση αυτού του φαινομένου εξακολουθεί να είναι μυστήριο, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι συνδέονται με μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα που βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία. Αλλά μια νέα μελέτη δείχνει ότι αυτό δεν είναι απολύτως αλήθεια.
Πώς μελετάται η κοσμική ακτινοβολία γάμμα;
Το σύμπαν είναι το σπίτι πολλώνεξωτικά και όμορφα φαινόμενα, μερικά από τα οποία μπορούν να παράγουν μια σχεδόν ασύλληπτη ποσότητα ενέργειας. Υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, συγχωνεύσεις άστρων νετρονίων, ρεύματα θερμού αερίου που κινούνται με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Όλα αυτά είναι μόνο μερικά παραδείγματα γεγονότων που δημιουργούν μια ροή ακτίνων γάμμα.
Θυμηθείτε ότι η ακτινοβολία γάμμα είναι η μεγαλύτερηενεργειακή μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Έχει το μικρότερο μήκος κύματος (λιγότερο από 2⋅10−10 m) και είναι ένα ρεύμα φωτονίων υψηλής ενέργειας. Μια τέτοια ακτινοβολία έχει ιδιότητες ιονισμού, δηλαδή μπορεί να μετατρέψει τα άτομα σε φορτισμένα ιόντα.
Δεδομένου ότι η θέα από το επίπεδο του εδάφους είναι αποκλεισμένη, οι επιστήμονες δεν μπορούνδεν είχε ιδέα για τον πλούτο των ακτίνων γάμμα στον ουρανό μέχρι που εκτοξεύτηκαν ερευνητικά όργανα στο διάστημα. Οι πρώτες τυχαίες παρατηρήσεις έγιναν από τους δορυφόρους Vela που εκτοξεύτηκαν τη δεκαετία του 1960 για την παρακολούθηση απαγορευμένων πυρηνικών δοκιμών.
Απεικόνιση καλλιτέχνη του δορυφόρου Vela σε τροχιά γύρω από τη Γη. Εικόνα: Δημόσιος Τομέας, Σύνδεσμος
Στις 2 Ιουλίου 1967, οι ανιχνευτές των δορυφόρων Vela 4 καιΤο Vela 3 κατέγραψε την πρώτη έκρηξη ακτινοβολίας γάμμα, σε αντίθεση με οποιαδήποτε από τις γνωστές υπογραφές που σχετίζονται με τα όπλα. Περαιτέρω ανάλυση έδειξε ότι δεν έχει καμία σχέση με τη Γη και τη δοκιμή της ατομικής βόμβας.
Μια πλήρης μελέτη της ακτινοβολίας γάμμα στοτο διάστημα ξεκίνησε με την εκτόξευση του διαστημικού τηλεσκοπίου Fermi το 2008. Η συσκευή αποτελείται από μια οθόνη ριπής ακτίνων γάμμα και ένα ευρύ τηλεσκόπιο. Ο Fermi χρησιμοποιεί σπινθηριστές, δηλαδή ουσίες που μπορούν να λάμπουν όταν απορροφούν ιονίζουσα ακτινοβολία. Το φως από τέτοιους αισθητήρες συλλαμβάνεται από έναν φωτοανιχνευτή, ο οποίος σας επιτρέπει να καθορίσετε την ισχύ της ακτινοβολίας. Οι σπινθηριστές του τηλεσκοπίου βρίσκονται στα πλάγια του διαστημικού σκάφους για να δουν ολόκληρο τον ουρανό που δεν κρύβεται από τη Γη.
Το τηλεσκόπιο μεγάλης περιοχής (LAT) ανιχνεύειμεμονωμένες ακτίνες γάμμα, χρησιμοποιώντας τεχνολογία παρόμοια με τους επίγειους επιταχυντές σωματιδίων. Τα φωτόνια χτυπούν λεπτά μεταλλικά φύλλα και μετατρέπονται σε ζεύγη ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων. Αυτά τα φορτισμένα σωματίδια ταξιδεύουν μέσω εναλλασσόμενων στρωμάτων ανιχνευτών μικροταινιών πυριτίου, προκαλώντας ιονισμό που παράγει ανιχνεύσιμους μικροσκοπικούς παλμούς ηλεκτρικού φορτίου.
Με τα χρόνια, ο Fermi έφτιαξε πολλάκαταπληκτικές ανακαλύψεις. Για παράδειγμα, ήταν ο πρώτος που ανακάλυψε ένα πάλσαρ που εκπέμπει μόνο ακτίνες γάμμα, έμαθε ότι τα υπολείμματα σουπερνόβα λειτουργούν σαν γιγάντιοι επιταχυντές σωματιδίων και παρατήρησε λάμψεις ακτίνων γάμμα κατά τη διάρκεια καταιγίδων στη Γη. Αλλά η πιο εκπληκτική ανακάλυψη είναι οι φυσαλίδες Fermi.
Εικονογράφηση καλλιτέχνη του τηλεσκοπίου Fermi. Εικόνα: Εργαστήριο εννοιολογικής εικόνας του Goddard Space Flight Center της NASA
Όσο περισσότερη έρευνα, τόσο περισσότερα μυστήρια
Τον Νοέμβριο του 2010, οι ερευνητές ανακοίνωσαν ότιΚαι στις δύο πλευρές του πυρήνα του Γαλαξία, έχουν ανακαλυφθεί δύο μεγάλες ελλειπτικές δομές ενεργητικού πλάσματος που εκπέμπουν κύματα γάμμα και ακτίνων Χ. Αυτές οι δομές, που ονομάζονται φυσαλίδες Fermi, εκτείνονται 25.000 έτη φωτός πάνω-κάτω από το γαλαξιακό κέντρο. Για σύγκριση, η απόσταση από αυτόν στον Ήλιο είναι περίπου 26 χιλιάδες έτη φωτός.
Καλλιτεχνική απεικόνιση των φυσαλίδων Fermi. Βίντεο: NASA
Ακτινοβολία γάμμα υποβάθρου διασκορπισμένη στον γαλαξία καιτον περιβάλλοντα χώρο, παρενέβη στην προηγούμενη ανίχνευση αυτών των ασυνήθιστων γιγάντων δομών. Αλλά η δύναμη του τηλεσκοπίου Fermi και η πρόοδος στην τεχνολογία έχουν ξεπεράσει αυτό το πρόβλημα.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η πηγή των φυσαλίδωνείναι μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στον γαλαξία. Επιπλέον, πρέπει να συνδέονται μέσω αυτού. Η πιο δημοφιλής υπόθεση υποδηλώνει ότι η μαύρη τρύπα απορροφά ενεργά την ύλη, εκτοξεύοντας γιγάντιους πίδακες πλάσματος ορατούς στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Παρόμοιες πηγές έχουν ανακαλυφθεί στο παρελθόν σε άλλους γαλαξίες.
Παρατηρητικά δεδομένα για τις φυσαλίδες Fermi. Βίντεο: NASA
Για να επιβεβαιώσουν αυτή τη θεωρία, οι επιστήμονες αναζήτησαν τέτοιαΟι «καμινάδες» είναι κιονοειδείς πίδακες πλάσματος κάθετοι στο επίπεδο του γαλαξία. Σύντομα κάτι παρόμοιο παρατηρήθηκε και αργότερα μετρήθηκε μέσα στις φυσαλίδες Fermi.
Περαιτέρω έρευνα, ωστόσο, έδωσε νέαερωτήσεις. Αποδείχθηκε ότι οι φυσαλίδες δεν φαίνονται συμμετρικές, όπως πρότεινε η θεωρία. Ενώ σε ένα από αυτά εντοπίστηκε μια καθαρή εικόνα της «καμινάδας», στο άλλο - στη διαδικασία των μετρήσεων, άρχισε να εξαφανίζεται. Επιπλέον, σε ένα από αυτά βρέθηκε ένα περίεργο φωτεινό σημείο «κουκούλι», το οποίο δεν μπορούσε να εξηγηθεί με κανέναν τρόπο.
Η μυστηριώδης φύση του "κουκούλι"
Εξερευνώντας τα πέταλα των φυσαλίδων Fermi, οι ερευνητέςδιαπίστωσε ότι καλύπτονται με αρκετές μυστηριώδεις δομές που αποτελούνται από πολύ φωτεινές και προεξέχουσες ακτίνες γάμμα. Ένα από τα πιο φωτεινά σημεία βρέθηκε στο νότιο λοβό και ονομάστηκε το κουκούλι Fermi.
Κουκούλι Φέρμι. Εικόνα: Kavli IPMU
Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό NatureΑστρονομία, οι ερευνητές ανέφεραν ότι ήταν σε θέση να προσδιορίσουν τη φύση αυτού του κουκούλι. Στην εργασία τους, οι επιστήμονες ανέλυσαν δεδομένα από τα διαστημικά τηλεσκόπια GAIA και Fermi για να δείξουν ότι το κουκούλι Fermi στην πραγματικότητα προέρχεται από ακτινοβολία από τον Ελλειπτικό Γαλαξία του Νάνου Τοξότη (SagDEG).
Αυτός ο δορυφορικός γαλαξίας του Γαλαξία είναι ορατός ότανπαρατήρηση από τη Γη μέσω των φυσαλίδων Fermi. Λόγω της στενής τροχιάς του, έχει χάσει μεγάλο μέρος του διαστρικού αερίου του καθώς περιφέρεται γύρω από τον Γαλαξία μας, και πολλά από τα αστέρια του έχουν σχιστεί από τον αστρικό δίσκο τους και έχουν τραβηχτεί στα ρέματα που ακολουθούν το SagDEG.
Θέση του Ήλιου και του Νάνου Ελλειπτικού Γαλαξία στον Τοξότη. Εικόνα: Kavli IPMU
Αυτός ο γαλαξίας είναι ουσιαστικά χωρίς υλικό γιασχηματισμός άστρων και ενεργές διαδικασίες. Ωστόσο, μπορεί ακόμα να κρύβει πηγές ακτινοβολίας γάμμα. Στο έργο τους, οι αστροφυσικοί έχουν δείξει ότι η μυστηριώδης λάμψη του κουκούλι Fermi μπορεί να εξηγηθεί από τα πάλσαρ πολλών χιλιοστών του δευτερολέπτου που βρίσκονται στον γαλαξία SagDEG.
Τα πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου είναι υπολείμματαορισμένοι τύποι άστρων, πολύ μεγαλύτερης μάζας από τον Ήλιο, που βρίσκονται σε στενά δυαδικά συστήματα. Υπό την επίδραση της ακραίας περιστροφής, ρίχνουν επιταχυνόμενα σωματίδια στο διάστημα. Τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται από πάλσαρ χιλιοστού του δευτερολέπτου συγκρούονται με κοσμικά μικροκυματικά φωτόνια υποβάθρου χαμηλής ενέργειας, ωθώντας τα προς τις ακτίνες γάμμα υψηλής ενέργειας.
Αν και οι ερευνητές μπόρεσαν να εξηγήσουν ένα ξεχωριστόΗ επίδραση που σχετίζεται με τις φυσαλίδες Fermi, η πολύπλοκη φύση αυτού του φαινομένου και της κοσμικής ακτινοβολίας γάμμα γενικά παραμένει ένα μυστήριο. Αν και οι ενεργοί γαλαξιακές πυρήνες θεωρούνταν από καιρό ως η κύρια πηγή των ακτίνων γάμμα, αυτό είναι πλέον γνωστό ότι είναι λάθος.
Μια εναλλακτική υπόθεση υποδηλώνει ότιη άγνωστη αλληλεπίδραση της σκοτεινής ύλης μπορεί να σχηματίσει το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ακτινοβολίας. Οι επιστήμονες θα είναι σε θέση να το ανακαλύψουν σε νέα πειράματα και ίσως επιπλέον ενδείξεις να περιέχουν μυστηριώδεις φυσαλίδες Fermi.
Διαβάστε περισσότερα:
Η NASA αποκαλύπτει πώς μοιάζει το μέλλον του ηλιακού συστήματος
Οι φυσικοί έχουν ψύχει άτομα για να καταγράφουν θερμοκρασίες. Είναι ένα δισεκατομμύριο φορές πιο κρύα από το διάστημα.
Οι ερευνητές εξηγούν γιατί η Ινδία και η Ασία συγκρούστηκαν πολύ γρήγορα
Εικόνα εξωφύλλου: NASA/GSFC/DOE/Fermi LAT/D.Finkbeiner et al.