Srećom za život na Zemlji, atmosfera planeta blokira većinu opasnog gama zračenja.Ali zbog.
Ovo otkriće je nazvano Fermijevi mjehurići.Iako je priroda ovog fenomena još uvijek misterij, znanstvenici vjeruju da su povezani sa supermasivnom crnom rupom koja se nalazi u središtu galaksije. No nova studija pokazuje da to nije posve točno.
Kako se proučava kozmičko gama zračenje?
Svemir je dom mnogimaegzotični i prekrasni fenomeni od kojih neki mogu generirati gotovo nezamislivu količinu energije. Supermasivne crne rupe, spajanja neutronskih zvijezda, tokovi vrućeg plina koji se kreću brzinom bliskom brzini svjetlosti. Sve ovo su samo neki od primjera događaja koji generiraju tok gama zraka.
Podsjetimo da je gama zračenje najvišeoblik energije elektromagnetskog zračenja. Ima najkraću valnu duljinu (manje od 2⋅10−10 m) i tok je fotona visoke energije. Takvo zračenje ima ionizirajuća svojstva, odnosno može pretvarati atome u nabijene ione.
Budući da je pogled s tla blokiran, znanstvenici to ne mogunije imao pojma o bogatstvu gama zraka na nebu sve dok istraživački instrumenti nisu lansirani u svemir. Prva slučajna opažanja obavili su sateliti Vela lansirani 1960-ih za praćenje zabranjenih nuklearnih pokusa.
Umjetnikova ilustracija satelita Vela koji kruži oko Zemlje. Slika: javna domena, poveznica
2. srpnja 1967. detektori satelita Vela 4 iVela 3 zabilježila je prvi nalet gama zračenja, za razliku od bilo koje poznate oznake povezane s oružjem. Daljnje analize su pokazale da nema nikakve veze sa Zemljom i testiranjem atomske bombe.
Potpuna studija gama zračenja uSvemir je započeo lansiranjem svemirskog teleskopa Fermi 2008. Uređaj se sastoji od monitora praska gama zraka i širokokutnog teleskopa. Fermi koristi scintilatore, odnosno tvari koje mogu svijetliti kada apsorbiraju ionizirajuće zračenje. Svjetlost iz takvih senzora hvata fotodetektor, koji vam omogućuje da popravite snagu zračenja. Scintilatori teleskopa nalaze se sa strane letjelice kako bi vidjeli cijelo nebo koje nije zaklonjeno Zemljom.
Teleskop velikog područja (LAT) otkrivapojedinačne gama zrake, koristeći tehnologiju sličnu zemaljskim akceleratorima čestica. Fotoni udaraju u tanke metalne ploče, pretvarajući se u parove elektron-pozitron. Ove nabijene čestice putuju kroz izmjenične slojeve silicijskih mikrotrakastih detektora, uzrokujući ionizaciju koja proizvodi detektabilne sićušne impulse električnog naboja.
Tijekom godina, Fermi je napravio mnogonevjerojatna otkrića. Na primjer, prvi je otkrio pulsar koji emitira samo gama zrake, saznao je da se ostaci supernove ponašaju poput golemog akceleratora čestica i promatrao bljeskove gama zraka tijekom grmljavinskih oluja na Zemlji. Ali najiznenađujuće otkriće su Fermijevi mjehurići.
Umjetnikova ilustracija Fermijevog teleskopa. Slika: NASA-in Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
Što više istraživanja, to više misterija
U studenom 2010. istraživači su objavili daS obje strane jezgre Mliječne staze otkrivene su dvije velike eliptične strukture energetske plazme koje emitiraju gama i rendgenske valove. Te strukture, nazvane Fermijevi mjehurići, protežu se 25 000 svjetlosnih godina gore-dolje od galaktičkog središta. Za usporedbu, udaljenost od njega do Sunca je oko 26 tisuća svjetlosnih godina.
Umjetnička ilustracija Fermijevih mjehurića. Video: NASA
Pozadinsko gama zračenje raspršeno u galaksiji iokolnog prostora, smetalo je prethodnom otkrivanju ovih neobičnih divovskih struktura. Ali snaga Fermi teleskopa i napredak u tehnologiji prevladali su ovaj problem.
Istraživači vjeruju da je izvor mjehurićaje supermasivna crna rupa u galaksiji. Štoviše, moraju biti povezani kroz njega. Najpopularnija hipoteza sugerira da crna rupa aktivno upija materiju, izbacujući ogromne mlazove plazme vidljive u elektromagnetskom spektru. Slični izvori već su otkriveni u drugim galaksijama.
Podaci promatranja o Fermijevim mjehurićima. Video: NASA
Kako bi potvrdili ovu teoriju, znanstvenici su tražili takve“dimnjaci” su stupčasti mlazovi plazme okomito na ravninu galaksije. Ubrzo je nešto slično primijećeno i kasnije izmjereno unutar Fermijevih mjehurića.
Daljnja su istraživanja, međutim, donijela novapitanja. Ispostavilo se da mjehurići ne izgledaju simetrično, kao što je teorija sugerirala. Dok je u jednom od njih uočena jasna slika "dimnjaka", u drugom - u procesu mjerenja, počeo je nestajati. Osim toga, u jednom od njih pronađena je čudna svijetla točka “čahura” koja se nikako nije mogla objasniti.
Tajanstvena priroda "čahure"
Istražujući latice Fermijevih mjehurića, istraživačiotkrili da su prekriveni s nekoliko tajanstvenih struktura koje se sastoje od vrlo svijetlih i istaknutih gama zraka. Jedna od najsvjetlijih točaka pronađena je u južnom režnju i nazvana je Fermijeva čahura.
Cocoon Fermi. Slika: Kavli IPMU
U radu nedavno objavljenom u časopisu NatureAstronomija, istraživači su izvijestili da su uspjeli odrediti prirodu ove čahure. U svom radu znanstvenici su analizirali podatke iz svemirskih teleskopa GAIA i Fermi kako bi pokazali da Fermijeva čahura zapravo nastaje od zračenja iz patuljaste eliptične galaksije Strijelac (SagDEG).
Ova satelitska galaksija Mliječne staze vidljiva je kadapromatranje sa Zemlje kroz Fermijeve mjehuriće. Zbog svoje uske orbite, izgubio je velik dio svog međuzvjezdanog plina dok kruži oko naše galaksije, a mnoge su njegove zvijezde otrgnute sa svog zvjezdanog diska i povučene u tokove koji prate SagDEG.
Položaj Sunca i patuljaste eliptične galaksije u Strijelcu. Slika: Kavli IPMU
Ova galaksija je gotovo lišena materijala zastvaranje zvijezda i aktivni procesi. Međutim, još uvijek može sakriti izvore gama zračenja. U svom su radu astrofizičari pokazali da se misteriozni sjaj Fermijeve čahure može objasniti brojnim milisekundnim pulsarima koji se nalaze u galaksiji SagDEG.
Milisekundni pulsari su ostaciodređene vrste zvijezda, mnogo masivnijih od Sunca, koje su u bliskim dvojnim sustavima. Pod utjecajem ekstremne rotacije izbacuju ubrzane čestice u svemir. Elektroni koje oslobađaju milisekundni pulsari sudaraju se s niskoenergetskim kozmičkim mikrovalnim pozadinskim fotonima, gurajući ih prema visokoenergetskim gama zrakama.
Iako su istraživači uspjeli objasniti zasebnoučinak povezan s Fermijevim mjehurićima, složena priroda ovog fenomena i kozmičkog gama zračenja općenito ostaje misterij. Iako se dugo mislilo da su aktivne galaktičke jezgre glavni izvor gama zraka, sada se zna da je to pogrešno.
Jedna alternativna hipoteza sugerira danepoznata interakcija tamne tvari može stvoriti većinu ovog zračenja. Znanstvenici će to moći otkriti u novim eksperimentima, a možda dodatne naznake sadrže misteriozni Fermijevi mjehurići.
Čitaj više:
NASA otkriva kako izgleda budućnost Sunčevog sustava
Fizičari su ohladili atome na rekordne temperature. Oni su milijardu puta hladniji od svemira.
Istraživači objašnjavaju zašto su se Indija i Azija vrlo brzo sudarile
Naslovna slika: NASA/GSFC/DOE/Fermi LAT/D.Finkbeiner et al.