Maan elämän onneksi planeetan ilmakehä estää suurimman osan vaarallisesta gammasäteilystä. Mutta koska
Tätä löytöä kutsuttiin Fermi-kupliksi.Vaikka tämän ilmiön luonne on edelleen mysteeri, tutkijat uskovat, että ne liittyvät galaksin keskustassa sijaitsevaan supermassiiviseen mustaan aukkoon. Mutta uusi tutkimus osoittaa, että tämä ei ole täysin totta.
Miten kosmista gammasäteilyä tutkitaan?
Universumi on monien kotieksoottisia ja kauniita ilmiöitä, joista osa voi tuottaa lähes käsittämättömän määrän energiaa. Supermassiiviset mustat aukot, neutronitähtien fuusiot, kuuman kaasun virrat, jotka liikkuvat lähellä valonnopeutta. Kaikki nämä ovat vain esimerkkejä tapahtumista, jotka synnyttävät gammasädevirran.
Muista, että gammasäteily on enitensähkömagneettisen säteilyn energiamuoto. Sillä on lyhin aallonpituus (alle 2⋅10-10 m) ja se on korkeaenergisten fotonien virta. Tällaisella säteilyllä on ionisoivia ominaisuuksia, eli se voi muuttaa atomeja varautuneiksi ioneiksi.
Koska näkymä maan tasolta on estetty, tiedemiehet eivät voiHänellä ei ollut aavistustakaan taivaalla olevien gammasäteiden runsaudesta ennen kuin tutkimuslaitteet laukaistiin avaruuteen. Ensimmäiset vahingossa havaitut havainnot tehtiin Vela-satelliiteilla, jotka laukaistiin 1960-luvulla valvomaan kiellettyjä ydinkokeita.
Taiteilijan kuva maata kiertävästä Vela-satelliitista. Kuva: Public Domain, linkki
2. heinäkuuta 1967 Vela 4 -satelliittien ilmaisimet jaVela 3 tallensi ensimmäisen gammasäteilypurskeen, toisin kuin mikään tunnetuista aseisiin liittyvistä allekirjoituksista. Lisäanalyysi osoitti, että sillä ei ollut mitään tekemistä maan ja atomipommin testauksen kanssa.
Täydellinen tutkimus gammasäteilystäavaruus alkoi Fermi-avaruusteleskoopin laukaisulla vuonna 2008. Laite koostuu gammapurskemonitorista ja leveästä kaukoputkesta. Fermi käyttää tuikeaineita eli aineita, jotka voivat hehkua absorboidessaan ionisoivaa säteilyä. Tällaisten antureiden valo siepataan valotunnistimella, jonka avulla voit korjata säteilytehoa. Teleskoopin tuikelaitteet ovat avaruusaluksen sivuilla nähdäkseen koko taivaan, jota Maa ei peitä.
Large Area Telescope (LAT) havaitseeyksittäisiä gammasäteitä käyttäen maanpäällisten hiukkaskiihdyttimien kaltaista tekniikkaa. Fotonit osuvat ohuisiin metallilevyihin, muuttuen elektroni-positronipareiksi. Nämä varautuneet hiukkaset kulkevat piimikroliuskailmaisimien vuorottelevien kerrosten läpi aiheuttaen ionisaatiota, joka tuottaa havaittavissa olevia pieniä sähkövarauspulsseja.
Vuosien varrella Fermi on tehnyt moniahämmästyttäviä löytöjä. Hän esimerkiksi löysi ensimmäisenä pulsarin, joka säteilee vain gammasäteitä, oppi, että supernovajäännökset toimivat jättimäisenä hiukkaskiihdyttimenä, ja havaitsi gammasäteiden purkauksia ukkosmyrskyjen aikana maan päällä. Mutta yllättävin löytö on Fermi-kuplat.
Taiteilijan kuva Fermi-teleskoopista. Kuva: NASA:n Goddard Space Flight Centerin käsitteellinen kuvalaboratorio
Mitä enemmän tutkimusta, sitä enemmän mysteereitä
Marraskuussa 2010 tutkijat ilmoittivat siitäLinnunradan ytimen molemmilta puolilta on löydetty kaksi suurta elliptistä energisen plasman rakennetta, jotka lähettävät gamma- ja röntgenaaltoja. Nämä rakenteet, joita kutsutaan Fermi-kupliksi, ulottuvat 25 000 valovuotta ylös ja alas galaktisen keskustasta. Vertailun vuoksi etäisyys siitä aurinkoon on noin 26 tuhatta valovuotta.
Taiteellinen kuva Fermi-kupista. Video: NASA
Taustalla oleva gammasäteily hajallaan galaksissa jaympäröivää tilaa, häiritsi näiden epätavallisten jättimäisten rakenteiden aikaisempaa havaitsemista. Mutta Fermi-teleskoopin teho ja tekniikan kehitys ovat voineet tämän ongelman.
Tutkijat uskovat, että kuplien lähdeon supermassiivinen musta aukko galaksissa. Lisäksi ne on linkitettävä sen kautta. Suosituin hypoteesi viittaa siihen, että musta aukko absorboi aktiivisesti ainetta ja heittää ulos jättimäisiä plasmasuihkuja, jotka näkyvät sähkömagneettisessa spektrissä. Samanlaisia lähteitä on aiemmin löydetty muista galakseista.
Havaintotiedot Fermi-kuplista. Video: NASA
Tämän teorian vahvistamiseksi tutkijat etsivät sellaista"Saviput" ovat pylväsmäisiä plasmasuihkuja, jotka ovat kohtisuorassa galaksin tasoon nähden. Pian jotain vastaavaa havaittiin ja myöhemmin mitattiin Fermi-kuplien sisällä.
Lisätutkimukset toivat kuitenkin uuttakysymyksiä. Kävi ilmi, että kuplat eivät näytä symmetrisiltä, kuten teoria ehdotti. Kun toisessa niistä jäljitettiin selkeä kuva "piipusta", toisessa se alkoi kadota mittausten aikana. Lisäksi yhdestä niistä löydettiin outo valopilkku "cocoon", jota ei voitu selittää millään tavalla.
"Kokoonin" salaperäinen luonne
Tutkijat tutkivat Fermi-kuplien terälehtiähavaitsi, että ne on peitetty useilla salaperäisillä rakenteilla, jotka koostuivat erittäin kirkkaista ja näkyvistä gammasäteistä. Yksi kirkkaimmista pisteistä löydettiin etelälohkosta ja nimettiin Fermin koteloksi.
Cocoon Fermi. Kuva: Kavli IPMU
Äskettäin Nature-lehdessä julkaistussa artikkelissaTähtitiede, tutkijat ilmoittivat pystyneensä määrittämään tämän kotelon luonteen. Tutkijat analysoivat työssään GAIA- ja Fermi-avaruusteleskooppien tietoja osoittaakseen, että Fermi-kotelo todella syntyy Jousimies-kääpiöelliptisen galaksin (SagDEG) säteilystä.
Tämä Linnunradan satelliittigalaksi on näkyvissä, kunhavainto Maasta Fermi-kuplien kautta. Kapean kiertoradansa vuoksi se menetti suuren osan tähtienvälisestä kaasustaan kiertäessään galaksiamme, ja monet sen tähdistä repeytyivät levystään ja vetäytyivät SagDEG:n perässä oleviin puroihin.
Auringon ja kääpiöelliptisen galaksin sijainti Jousimies. Kuva: Kavli IPMU
Tämä galaksi on käytännössä vailla materiaaliatähtien muodostuminen ja aktiiviset prosessit. Se voi kuitenkin silti piilottaa gammasäteilyn lähteitä. Työssään astrofyysikot ovat osoittaneet, että Fermin kotelon salaperäinen hehku voidaan selittää SagDEG-galaksissa sijaitsevilla monen millisekunnin pulsarilla.
Millisekunnin pulsarit ovat jäänteitätietyntyyppiset tähdet, jotka ovat paljon massiivisempia kuin aurinko, jotka ovat läheisessä binäärijärjestelmässä. Äärimmäisen pyörimisen vaikutuksesta ne heittävät kiihdytettyjä hiukkasia avaruuteen. Millisekunnin pulsareiden vapauttamat elektronit törmäävät matalaenergisiin kosmisiin mikroaaltotaustafotoniin työntäen niitä kohti korkeaenergisiä gammasäteitä.
Vaikka tutkijat pystyivät selittämään erillisenFermi-kupliin liittyvä vaikutus, tämän ilmiön monimutkaisuus ja kosmisen gammasäteilyn yleisyys on edelleen mysteeri. Vaikka aktiivisten galaktisten ytimien uskottiin pitkään olevan gammasäteiden päälähde, tämän tiedetään nyt olevan väärin.
Yksi vaihtoehtoinen hypoteesi viittaa siihenPimeän aineen tuntematon vuorovaikutus voi muodostaa suurimman osan tästä säteilystä. Tiedemiehet voivat saada selville uusissa kokeissa, ja ehkä lisävihjeet sisältävät salaperäisiä Fermi-kuplia.
Lue lisää:
NASA paljastaa, miltä aurinkokunnan tulevaisuus näyttää
Fyysikot ovat jäähdyttäneet atomeja ennätyslämpötiloihin. Ne ovat miljardi kertaa kylmempiä kuin avaruus.
Tutkijat selittävät, miksi Intia ja Aasia törmäsivät hyvin nopeasti
Kansikuva: NASA/GSFC/DOE/Fermi LAT/D.Finkbeiner et al.