Gelukkig voor het leven op aarde blokkeert de atmosfeer van de planeet het grootste deel van de gevaarlijke gammastraling. Maar omdat
Deze vondst werd Fermi-bubbels genoemd.Hoewel de aard van dit fenomeen nog steeds een mysterie is, geloven wetenschappers dat ze worden geassocieerd met een superzwaar zwart gat in het centrum van de melkweg. Maar een nieuwe studie toont aan dat dit niet helemaal waar is.
Hoe wordt kosmische gammastraling bestudeerd?
Het universum is de thuisbasis van velenexotische en mooie fenomenen, waarvan sommige een bijna onvoorstelbare hoeveelheid energie kunnen opwekken. Superzware zwarte gaten, fusies van neutronensterren, stromen heet gas die zich met bijna de lichtsnelheid voortbewegen. Dit zijn allemaal slechts enkele voorbeelden van gebeurtenissen die een gammastralingsflux genereren.
Bedenk dat gammastraling het meest isenergievorm van elektromagnetische straling. Het heeft de kortste golflengte (minder dan 2⋅10−10 m) en is een stroom van hoogenergetische fotonen. Dergelijke straling heeft ioniserende eigenschappen, dat wil zeggen, het kan atomen in geladen ionen veranderen.
Omdat het zicht vanaf de grond geblokkeerd is, kunnen wetenschappers dat niethadden geen idee van de rijkdom aan gammastraling in de lucht totdat onderzoeksinstrumenten de ruimte in werden gelanceerd. De eerste toevallige waarnemingen werden gedaan door de Vela-satellieten die in de jaren zestig werden gelanceerd om verboden kernproeven te monitoren.
Artistieke illustratie van de Vela-satelliet die in een baan om de aarde draait. Afbeelding: Openbaar domein, link
Op 2 juli 1967 werden de detectoren van de Vela 4-satellieten enVela 3 registreerde de eerste uitbarsting van gammastraling, in tegenstelling tot alle bekende handtekeningen die verband houden met wapens. Nadere analyse wees uit dat het niets te maken heeft met de aarde en het testen van de atoombom.
Een volledige studie van gammastraling inruimte begon met de lancering van de Fermi Space Telescope in 2008. Het apparaat bestaat uit een gammaflitsmonitor en een brede telescoop. Fermi gebruikt scintillatoren, dat zijn stoffen die kunnen gloeien als ze ioniserende straling absorberen. Het licht van dergelijke sensoren wordt opgevangen door een fotodetector, waarmee u het stralingsvermogen kunt vastleggen. De scintillatoren van de telescoop bevinden zich aan de zijkanten van het ruimtevaartuig om de hele hemel te zien die niet door de aarde wordt verduisterd.
Telescoop met groot gebied (LAT) detecteertindividuele gammastralen, gebruikmakend van technologie die vergelijkbaar is met aardse deeltjesversnellers. Fotonen raken dunne metalen platen en veranderen in elektron-positron-paren. Deze geladen deeltjes reizen door afwisselende lagen van siliciummicrostripdetectoren, waardoor ionisatie ontstaat die detecteerbare kleine pulsen van elektrische lading produceert.
Door de jaren heen heeft Fermi er veel gemaaktverbazingwekkende ontdekkingen. Hij was bijvoorbeeld de eerste die een pulsar ontdekte die alleen gammastraling uitzendt, ontdekte dat supernovaresten werken als een gigantische deeltjesversneller en observeerde flitsen van gammastraling tijdens onweersbuien op aarde. Maar de meest verrassende ontdekking zijn de Fermi-bubbels.
Artistieke illustratie van de Fermi-telescoop. Afbeelding: NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
Hoe meer onderzoek, hoe meer mysteries
In november 2010 kondigden onderzoekers aan dat:Aan weerszijden van de kern van de Melkweg zijn twee grote elliptische structuren van energetisch plasma ontdekt die gamma- en röntgengolven uitzenden. Deze structuren, Fermi-bellen genaamd, strekken zich 25.000 lichtjaar uit op en neer vanuit het galactische centrum. Ter vergelijking: de afstand ervan tot de zon is ongeveer 26 duizend lichtjaar.
Artistieke illustratie van Fermi-bubbels. Video: NASA
Achtergrondgammastraling verspreid in de melkweg enomringende ruimte, verstoorde de eerdere detectie van deze ongewone gigantische structuren. Maar de kracht van de Fermi-telescoop en de technologische vooruitgang hebben dit probleem overwonnen.
De onderzoekers geloven dat de bron van de bubbelsis een superzwaar zwart gat in de melkweg. Bovendien moeten ze erdoor gekoppeld worden. De meest populaire hypothese suggereert dat het zwarte gat actief materie absorbeert en gigantische plasmastralen uitwerpt die zichtbaar zijn in het elektromagnetische spectrum. Soortgelijke bronnen zijn eerder ontdekt in andere sterrenstelsels.
Observationele gegevens over Fermi-bubbels. Video: NASA
Om deze theorie te bevestigen, zochten de wetenschappers naar dergelijke"schoorstenen" zijn kolomvormige plasmastralen loodrecht op het vlak van de melkweg. Al snel werd iets soortgelijks opgemerkt en later gemeten in de Fermi-bellen.
Verder onderzoek leverde echter nieuwevragen. Het bleek dat de bubbels er niet symmetrisch uitzien, zoals de theorie suggereerde. Terwijl in een van hen een duidelijk beeld van de "schoorsteen" werd getraceerd, in de andere - tijdens het meten begon het te verdwijnen. Bovendien werd in een van hen een vreemde lichtpunt "cocon" gevonden, die op geen enkele manier kon worden verklaard.
De mysterieuze aard van de "cocon"
Het verkennen van de bloembladen van de Fermi-bellen, de onderzoekersontdekte dat ze bedekt zijn met verschillende mysterieuze structuren bestaande uit zeer heldere en prominente gammastralen. Een van de helderste plekken werd gevonden in de zuidelijke kwab en werd de Fermi-cocon genoemd.
Cocon Fermi. Afbeelding: Kavli IPMU
In een paper onlangs gepubliceerd in het tijdschrift NatureAstronomie, meldden de onderzoekers dat ze de aard van deze cocon konden bepalen. In hun werk analyseerden de wetenschappers gegevens van de GAIA- en Fermi-ruimtetelescopen om aan te tonen dat de Fermi-cocon daadwerkelijk voortkomt uit straling van de Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy (SagDEG).
Dit satellietstelsel van de Melkweg is zichtbaar wanneerobservatie vanaf de aarde door de Fermi-bellen. Door zijn smalle baan heeft hij veel van zijn interstellaire gas verloren terwijl hij om onze Melkweg draait, en veel van zijn sterren zijn van hun sterschijf gescheurd en in de stromen getrokken die SagDEG volgen.
Locatie van de zon en het elliptische dwergstelsel in Boogschutter. Afbeelding: Kavli IPMU
Dit sterrenstelsel is vrijwel verstoken van materiaal voorstervorming en actieve processen. Het kan echter nog steeds bronnen van gammastraling verbergen. In hun werk hebben astrofysici aangetoond dat de mysterieuze gloed van de Fermi-cocon kan worden verklaard door de vele millisecondenpulsars in het SagDEG-sterrenstelsel.
Milliseconde pulsars zijn overblijfselenbepaalde soorten sterren, veel massiever dan de zon, die zich in nauwe dubbelstersystemen bevinden. Onder invloed van extreme rotatie gooien ze versnelde deeltjes de ruimte in. Elektronen die vrijkomen bij millisecondenpulsars botsen met laagenergetische kosmische microgolfachtergrondfotonen, waardoor ze in de richting van hoogenergetische gammastraling worden geduwd.
Hoewel de onderzoekers een afzonderlijkhet effect van Fermi-bellen, de complexe aard van dit fenomeen en van kosmische gammastraling in het algemeen blijft een mysterie. Hoewel lange tijd werd gedacht dat actieve galactische kernen de belangrijkste bron van gammastraling waren, is nu bekend dat dit onjuist is.
Een alternatieve hypothese suggereert dat:de onbekende interactie van donkere materie kan het grootste deel van deze straling vormen. Wetenschappers zullen erachter kunnen komen in nieuwe experimenten, en misschien bevatten aanvullende aanwijzingen mysterieuze Fermi-bubbels.
Lees verder:
NASA onthult hoe de toekomst van het zonnestelsel eruit ziet
Natuurkundigen hebben atomen afgekoeld om temperaturen te registreren. Ze zijn een miljard keer kouder dan de ruimte.
Onderzoekers leggen uit waarom India en Azië heel snel met elkaar in botsing kwamen
Omslagafbeelding: NASA/GSFC/DOE/Fermi LAT/D.Finkbeiner et al.