Par laimi dzīvībai uz Zemes, planētas atmosfēra bloķē lielāko daļu bīstamā gamma starojuma. Bet tāpēc
Šo atradumu sauca par Fermi burbuļiem.Lai gan šīs parādības būtība joprojām ir noslēpums, zinātnieki uzskata, ka tie ir saistīti ar supermasīvu melno caurumu, kas atrodas Galaktikas centrā. Taču jauns pētījums liecina, ka tā nav gluži taisnība.
Kā tiek pētīts kosmiskais gamma starojums?
Visums ir mājvieta daudziemeksotiskas un skaistas parādības, no kurām dažas var radīt gandrīz neiedomājamu enerģijas daudzumu. Supermasīvi melnie caurumi, neitronu zvaigžņu saplūšana, karstas gāzes plūsmas, kas pārvietojas tuvu gaismas ātrumam. Visi šie ir tikai daži notikumu piemēri, kas rada gamma staru plūsmu.
Atcerieties, ka gamma starojums ir visvairākelektromagnētiskā starojuma enerģijas forma. Tam ir īsākais viļņa garums (mazāks par 2⋅10–10 m), un tā ir augstas enerģijas fotonu plūsma. Šādam starojumam ir jonizējošas īpašības, tas ir, tas var pārvērst atomus lādētos jonos.
Tā kā skats no zemes līmeņa ir bloķēts, zinātnieki to nevarviņam nebija ne jausmas par gamma staru bagātību debesīs, līdz kosmosā tika palaisti pētniecības instrumenti. Pirmos nejaušos novērojumus veica Vela satelīti, kas palaisti 1960. gados, lai uzraudzītu aizliegtos kodolizmēģinājumus.
Mākslinieka ilustrācija par pavadoni Vela, kas riņķo ap Zemi. Attēls: publiskais domēns, saite
1967. gada 2. jūlijā Vela 4 pavadoņu detektori unVela 3 reģistrēja pirmo gamma starojuma uzliesmojumu atšķirībā no visiem zināmajiem parakstiem, kas saistīti ar ieročiem. Turpmākā analīze parādīja, ka tam nav nekāda sakara ar Zemi un atombumbas izmēģināšanu.
Pilnīgs gamma starojuma pētījumskosmoss sākās ar Fermi kosmosa teleskopa palaišanu 2008. gadā. Ierīce sastāv no gamma staru pārrāvuma monitora un plata teleskopa. Fermi izmanto scintilatorus, tas ir, vielas, kas var spīdēt, absorbējot jonizējošo starojumu. Šādu sensoru gaismu uztver fotodetektors, kas ļauj fiksēt starojuma jaudu. Teleskopa scintilatori atrodas kosmosa kuģa sānos, lai redzētu visas debesis, ko Zeme neaizsedz.
Liela laukuma teleskops (LAT) nosakaatsevišķus gamma starus, izmantojot zemes daļiņu paātrinātājiem līdzīgu tehnoloģiju. Fotoni ietriecas plānās metāla loksnēs, pārvēršoties elektronu-pozitronu pāros. Šīs uzlādētās daļiņas pārvietojas pa mainīgiem silīcija mikroslokšņu detektoru slāņiem, izraisot jonizāciju, kas rada nosakāmus sīkus elektriskā lādiņa impulsus.
Gadu gaitā Fermi ir radījis daudzpārsteidzoši atklājumi. Piemēram, viņš bija pirmais, kurš atklāja pulsāru, kas izstaro tikai gamma starus, uzzināja, ka supernovas paliekas darbojas kā milzīgs daļiņu paātrinātājs, un novēroja gamma staru uzplaiksnījumus pērkona negaisa laikā uz Zemes. Bet pārsteidzošākais atklājums ir Fermi burbuļi.
Mākslinieka ilustrācija par Fermi teleskopu. Attēls: NASA Godāra kosmosa lidojumu centra konceptuālo attēlu laboratorija
Jo vairāk pētījumu, jo vairāk noslēpumu
2010. gada novembrī pētnieki to paziņojaAbās Piena Ceļa kodola pusēs ir atklātas divas lielas eliptiskas enerģētiskās plazmas struktūras, kas izstaro gamma un rentgena viļņus. Šīs struktūras, ko sauc par Fermi burbuļiem, stiepjas 25 000 gaismas gadu uz augšu un uz leju no galaktikas centra. Salīdzinājumam, attālums no tā līdz Saulei ir aptuveni 26 tūkstoši gaismas gadu.
Fermi burbuļu mākslinieciska ilustrācija. Video: NASA
Fona gamma starojums, kas izkliedēts galaktikā unapkārtējā telpa, traucēja šo neparasto milzu struktūru iepriekšējai noteikšanai. Taču Fermi teleskopa jauda un tehnoloģiju sasniegumi ir pārvarējuši šo problēmu.
Pētnieki uzskata, ka burbuļu avotsir supermasīvs melnais caurums galaktikā. Turklāt tie ir jāsaista caur to. Populārākā hipotēze liecina, ka melnais caurums aktīvi absorbē vielu, izmetot ārā milzīgas plazmas strūklas, kas redzamas elektromagnētiskajā spektrā. Līdzīgi avoti iepriekš ir atklāti citās galaktikās.
Novērošanas dati par Fermi burbuļiem. Video: NASA
Lai apstiprinātu šo teoriju, zinātnieki tādu meklēja“skursteņi” ir kolonnas plazmas strūklas, kas ir perpendikulāras galaktikas plaknei. Drīz vien kaut kas līdzīgs tika pamanīts un vēlāk izmērīts Fermi burbuļu iekšpusē.
Tomēr turpmākie pētījumi sniedza jaunujautājumiem. Izrādījās, ka burbuļi neizskatās simetriski, kā liecina teorija. Kamēr vienā no tiem tika izsekots skaidrs "skursteņa" attēls, otrā - mērījumu procesā tas sāka pazust. Turklāt vienā no tiem tika atrasts dīvains spilgts plankums "kokons", ko nekādi nevarēja izskaidrot.
"Kokona" noslēpumainā daba
Izpētot Fermi burbuļu ziedlapiņas, pētniekiatklāja, ka tie ir pārklāti ar vairākām noslēpumainām struktūrām, kas sastāv no ļoti spilgtiem un pamanāmiem gamma stariem. Viens no spilgtākajiem plankumiem tika atrasts dienvidu daivā un tika nosaukts par Fermi kokonu.
Kokons Fermi. Attēls: Kavli IPMU
Nesen žurnālā Nature publicētajā rakstāAstronomija, pētnieki ziņoja, ka viņiem izdevās noteikt šī kokona raksturu. Savā darbā zinātnieki analizēja datus no GAIA un Fermi kosmosa teleskopiem, lai parādītu, ka Fermi kokons faktiski rodas no starojuma no Strēlnieka punduru eliptiskās galaktikas (SagDEG).
Šī Piena ceļa satelītgalaktika ir redzama, kadnovērojumi no Zemes caur Fermi burbuļiem. Savas šaurās orbītas dēļ tā ir zaudējusi lielu daļu no starpzvaigžņu gāzes, kad tā riņķo ap mūsu Galaktiku, un daudzas tās zvaigznes ir noplēstas no sava zvaigžņu diska un ievilktas straumēs, kas aiz muguras ir SagDEG.
Saules un pundureliptiskās galaktikas atrašanās vieta Strēlnieka zīmē. Attēls: Kavli IPMU
Šai galaktikai praktiski nav materiālazvaigžņu veidošanās un aktīvie procesi. Tomēr tas joprojām var slēpt gamma starojuma avotus. Savos darbos astrofiziķi ir parādījuši, ka Fermi kokona noslēpumaino mirdzumu var izskaidrot ar daudzajiem milisekundes pulsāriem, kas atrodas SagDEG galaktikā.
Milisekundes pulsāri ir paliekasnoteikta veida zvaigznes, daudz masīvākas par Sauli, kas atrodas ciešās binārās sistēmās. Ekstrēmas rotācijas ietekmē viņi kosmosā izmet paātrinātas daļiņas. Milisekundes pulsāru izdalītie elektroni saduras ar zemas enerģijas kosmiskā mikroviļņu fona fotoniem, virzot tos pret augstas enerģijas gamma stariem.
Lai gan pētnieki varēja izskaidrot atsevišķuar Fermi burbuļiem saistītais efekts, šīs parādības un kosmiskā gamma starojuma sarežģītība kopumā joprojām ir noslēpums. Lai gan ilgu laiku tika uzskatīts, ka aktīvie galaktikas kodoli ir galvenais gamma staru avots, tagad ir zināms, ka tas ir nepareizi.
Viena alternatīva hipotēze liecina, katumšās vielas nezināmā mijiedarbība var veidot lielāko daļu šī starojuma. Zinātnieki to varēs noskaidrot jaunos eksperimentos, un, iespējams, papildu norādes satur noslēpumainus Fermi burbuļus.
Lasīt vairāk:
NASA atklāj, kāda izskatās Saules sistēmas nākotne
Fiziķi ir atdzesējuši atomus līdz rekorda temperatūrai. Tie ir miljards reižu aukstāki par kosmosu.
Pētnieki skaidro, kāpēc Indija un Āzija ļoti ātri sadūrās
Vāka attēls: NASA/GSFC/DOE/Fermi LAT/D.Finkbeiner et al.