Gyvenimo Žemėje laimei, planetos atmosfera blokuoja didžiąją dalį pavojingos gama spinduliuotės. Bet todėl
Šis radinys buvo vadinamas Fermi burbulais.Nors šio reiškinio prigimtis vis dar yra paslaptis, mokslininkai mano, kad jie yra susiję su supermasyvia juodąja skyle, esančia galaktikos centre. Tačiau naujas tyrimas rodo, kad tai nėra visiškai tiesa.
Kaip tiriama kosminė gama spinduliuotė?
Visata yra daugelio namų namaiegzotiški ir gražūs reiškiniai, kai kurie iš jų gali generuoti beveik neįsivaizduojamą kiekį energijos. Supermasyvios juodosios skylės, neutroninių žvaigždžių susiliejimas, karštų dujų srautai, judantys artimu šviesos greičiu. Visa tai yra tik keletas įvykių, kurie sukuria gama spindulių srautą, pavyzdžiai.
Prisiminkite, kad gama spinduliuotė yra pati didžiausiaelektromagnetinės spinduliuotės energijos forma. Jis turi trumpiausią bangos ilgį (mažiau nei 2⋅10–10 m) ir yra didelės energijos fotonų srautas. Tokia spinduliuotė turi jonizuojančių savybių, tai yra, gali paversti atomus įkrautais jonais.
Kadangi vaizdas iš žemės lygio yra užblokuotas, mokslininkai negalineturėjo supratimo apie gama spindulių gausą danguje, kol į kosmosą nebuvo paleisti tyrimų instrumentai. Pirmuosius atsitiktinius stebėjimus atliko Vela palydovai, paleisti septintajame dešimtmetyje, siekiant stebėti draudžiamus branduolinius bandymus.
Menininko iliustracija apie Žemę skriejantį palydovą Vela. Vaizdas: viešasis domenas, nuoroda
1967 m. liepos 2 d. Vela 4 palydovų detektoriai irVela 3 užfiksavo pirmąjį gama spinduliuotės pliūpsnį, kitaip nei bet kuris iš žinomų su ginklais susijusių parašų. Tolesnė analizė parodė, kad tai neturi nieko bendra su Žeme ir atominės bombos bandymais.
Išsamus gama spinduliuotės tyrimaskosmosas prasidėjo paleidus Fermi kosminį teleskopą 2008 m. Prietaisą sudaro gama spindulių pliūpsnio monitorius ir platus teleskopas. Fermi naudoja scintiliatorius, tai yra medžiagas, kurios gali švytėti, kai sugeria jonizuojančiąją spinduliuotę. Tokių jutiklių šviesa fiksuojama fotodetektoriumi, leidžiančiu fiksuoti spinduliavimo galią. Teleskopo scintiliatoriai yra erdvėlaivio šonuose, kad matytų visą dangų, kurio neužstoja Žemė.
Didelio ploto teleskopas (LAT) aptinkaatskiri gama spinduliai, naudojant technologijas, panašias į antžeminius dalelių greitintuvus. Fotonai atsitrenkia į plonus metalo lakštus, virsdami elektronų-pozitronų poromis. Šios įkrautos dalelės keliauja per kintamus silicio mikrojuostelių detektorių sluoksnius, sukeldamos jonizaciją, kuri sukuria aptinkamus mažus elektros krūvio impulsus.
Per daugelį metų Fermi padarė daugnuostabių atradimų. Pavyzdžiui, jis pirmasis atrado pulsarą, skleidžiantį tik gama spindulius, sužinojo, kad supernovos liekanos veikia kaip milžiniškas dalelių greitintuvas, ir stebėjo gama spindulių blyksnius per perkūniją Žemėje. Tačiau labiausiai stebinantis atradimas yra Fermi burbulai.
Menininko Fermi teleskopo iliustracija. Vaizdas: NASA Goddardo kosminių skrydžių centro koncepcinio vaizdo laboratorija
Kuo daugiau tyrimų, tuo daugiau paslapčių
2010 m. lapkritį mokslininkai tai paskelbėAbiejose Paukščių Tako šerdies pusėse buvo aptiktos dvi didelės elipsės formos energetinės plazmos struktūros, skleidžiančios gama ir rentgeno bangas. Šios struktūros, vadinamos Fermi burbulais, tęsiasi 25 000 šviesmečių aukštyn ir žemyn nuo galaktikos centro. Palyginimui, atstumas nuo jo iki Saulės yra apie 26 tūkst. šviesmečių.
Meninė Fermi burbulų iliustracija. Vaizdo įrašas: NASA
Foninė gama spinduliuotė, išsibarsčiusi galaktikoje irsupančią erdvę, trukdė anksčiau aptikti šias neįprastas milžiniškas struktūras. Tačiau Fermi teleskopo galia ir technologijų pažanga šią problemą įveikė.
Tyrėjai mano, kad burbuliukų šaltinisyra supermasyvi juodoji skylė galaktikoje. Be to, jie turi būti susieti per jį. Populiariausia hipotezė teigia, kad juodoji skylė aktyviai sugeria medžiagą, išmesdama milžiniškas plazmos čiurkšles, matomas elektromagnetiniame spektre. Panašūs šaltiniai anksčiau buvo aptikti kitose galaktikose.
Fermi burbulų stebėjimo duomenys. Vaizdo įrašas: NASA
Norėdami patvirtinti šią teoriją, mokslininkai ieškojo tokių„kaminai“ yra stulpelinės plazmos srovės, statmenos galaktikos plokštumai. Netrukus kažkas panašaus buvo pastebėta ir vėliau išmatuota Fermi burbulų viduje.
Tačiau tolesni tyrimai davė naujųklausimus. Paaiškėjo, kad burbuliukai neatrodo simetriški, kaip siūlė teorija. Kai viename iš jų buvo atsektas aiškus „kamino“ vaizdas, kitame atliekant matavimus, jis ėmė nykti. Be to, viename iš jų rasta keista šviesi dėmelė „kokonas“, ko niekaip nepavyko paaiškinti.
Paslaptinga „kokono“ prigimtis
Tyrinėdami Fermi burbulų žiedlapius, tyrėjainustatė, kad jie yra padengti keliomis paslaptingomis struktūromis, susidedančiomis iš labai ryškių ir ryškių gama spindulių. Viena ryškiausių dėmių buvo rasta pietinėje skiltyje ir pavadinta Fermi kokonu.
Kokonas Fermi. Vaizdas: Kavli IPMU
Straipsnyje, neseniai paskelbtame žurnale NatureAstronomija, tyrėjai pranešė, kad jiems pavyko nustatyti šio kokono prigimtį. Savo darbe mokslininkai išanalizavo GAIA ir Fermi kosminių teleskopų duomenis, siekdami parodyti, kad Fermi kokonas iš tikrųjų kyla iš Šaulio nykštukinės elipsės galaktikos (SagDEG) spinduliuotės.
Ši Paukščių Tako palydovinė galaktika matoma, kaistebėjimas iš Žemės per Fermi burbulus. Dėl savo siauros orbitos jis prarado daug tarpžvaigždinių dujų, kai skriejo aplink mūsų galaktiką, o daugelis jo žvaigždžių buvo išplėštos iš disko ir įtrauktos į srautus, besitęsiančius už SagDEG.
Saulės ir nykštukinės elipsės galaktikos vieta Šaulio ženkle. Vaizdas: Kavli IPMU
Šioje galaktikoje praktiškai nėra medžiagosžvaigždžių formavimasis ir aktyvūs procesai. Tačiau jis vis tiek gali paslėpti gama spinduliuotės šaltinius. Savo darbu astrofizikai įrodė, kad paslaptingą Fermi kokono švytėjimą galima paaiškinti daugybe milisekundžių pulsarų, esančių SagDEG galaktikoje.
Milisekundžių pulsarai yra liekanostam tikrų tipų žvaigždės, daug masyvesnės už Saulę, esančios artimose dvejetainėse sistemose. Ekstremalaus sukimosi įtakoje jie į kosmosą meta pagreitintas daleles. Milisekundžių pulsarų išskiriami elektronai susiduria su mažos energijos kosminių mikrobangų fono fotonais, stumdami juos link didelės energijos gama spindulių.
Nors tyrėjai galėjo paaiškinti atskirąpoveikis, susijęs su Fermi burbulais, sudėtingas šio reiškinio pobūdis ir apskritai kosminė gama spinduliuotė lieka paslaptis. Nors ilgą laiką buvo manoma, kad aktyvūs galaktikos branduoliai yra pagrindinis gama spindulių šaltinis, dabar žinoma, kad tai neteisinga.
Viena alternatyvi hipotezė rodo, kadnežinoma tamsiosios medžiagos sąveika gali sudaryti didžiąją dalį šios spinduliuotės. Mokslininkai galės tai išsiaiškinti atlikdami naujus eksperimentus, o galbūt papildomuose įkalčiuose yra paslaptingų Fermi burbulų.
Skaityti daugiau:
NASA atskleidžia, kaip atrodo Saulės sistemos ateitis
Fizikai atšaldė atomus iki rekordinės temperatūros. Jie yra milijardą kartų šaltesni už kosmosą.
Mokslininkai aiškina, kodėl Indija ir Azija susidūrė labai greitai
Viršelio vaizdas: NASA/GSFC/DOE/Fermi LAT/D.Finkbeiner ir kt.