Heldigvis for livet på jorden blokkerer planetens atmosfære det meste av den farlige gammastrålingen. Men fordi
Dette funnet ble kalt Fermi-bobler.Selv om naturen til dette fenomenet fortsatt er et mysterium, tror forskere at de er assosiert med et supermassivt sort hull som ligger i sentrum av galaksen. Men en ny studie viser at dette ikke er helt sant.
Hvordan studeres kosmisk gammastråling?
Universet er hjemmet til mangeeksotiske og vakre fenomener, hvorav noen kan generere en nesten ufattelig mengde energi. Supermassive sorte hull, nøytronstjernesammenslåinger, strømmer av varm gass som beveger seg nær lysets hastighet. Alt dette er bare noen eksempler på hendelser som genererer en gammastrålestrøm.
Husk at gammastråling er mestenergiform for elektromagnetisk stråling. Den har den korteste bølgelengden (mindre enn 2⋅10−10 m) og er en strøm av høyenergifotoner. Slik stråling har ioniserende egenskaper, det vil si at den kan gjøre atomer om til ladede ioner.
Siden utsikten fra bakkenivå er blokkert, kan forskerne ikkehadde ingen anelse om rikdommen av gammastråler på himmelen før forskningsinstrumenter ble skutt opp i verdensrommet. De første tilfeldige observasjonene ble gjort av Vela-satellittene som ble skutt opp på 1960-tallet for å overvåke forbudte kjernefysiske tester.
Kunstnerens illustrasjon av Vela-satellitten som kretser rundt jorden. Bilde: Public Domain, Link
2. juli 1967 ble detektorene til Vela 4-satellittene ogVela 3 registrerte det første utbruddet av gammastråling, i motsetning til noen av de kjente signaturene knyttet til våpen. Ytterligere analyser viste at det ikke har noe å gjøre med Jorden og testingen av atombomben.
En komplett studie av gammastråling iverdensrommet begynte med lanseringen av Fermi-romteleskopet i 2008. Enheten består av en gammastrålemonitor og et bredt teleskop. Fermi bruker scintillatorer, det vil si stoffer som kan gløde når de absorberer ioniserende stråling. Lyset fra slike sensorer fanges opp av en fotodetektor, som lar deg fikse strålingskraften. Teleskopets scintillatorer er på siden av romfartøyet for å se hele himmelen som ikke er skjult av jorden.
Storområdeteleskop (LAT) oppdagerindividuelle gammastråler, ved hjelp av teknologi som ligner på terrestriske partikkelakseleratorer. Fotoner treffer tynne metallplater og blir til elektron-positron-par. Disse ladede partiklene beveger seg gjennom vekslende lag av silisiummikrostripdetektorer, og forårsaker ionisering som produserer detekterbare små pulser av elektrisk ladning.
Gjennom årene har Fermi laget mangefantastiske funn. For eksempel var han den første som oppdaget en pulsar som bare sender ut gammastråler, lærte at supernovarester fungerer som en gigantisk partikkelakselerator, og observerte glimt av gammastråler under tordenvær på jorden. Men den mest overraskende oppdagelsen er Fermi-boblene.
Kunstnerens illustrasjon av Fermi-teleskopet. Bilde: NASAs Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
Jo mer forskning, jo flere mysterier
I november 2010 kunngjorde forskere detPå begge sider av Melkeveiens kjerne er det oppdaget to store elliptiske strukturer av energisk plasma som sender ut gamma- og røntgenbølger. Disse strukturene, kalt Fermi-bobler, strekker seg 25 000 lysår opp og ned fra det galaktiske sentrum. Til sammenligning er avstanden fra den til solen omtrent 26 tusen lysår.
Kunstnerisk illustrasjon av Fermi-bobler. Video: NASA
Bakgrunn gammastråling spredt i galaksen ogomkringliggende rom, forstyrret den tidligere oppdagelsen av disse uvanlige gigantiske strukturene. Men kraften til Fermi-teleskopet og fremskritt innen teknologi har overvunnet dette problemet.
Forskerne mener at kilden til bobleneer et supermassivt sort hull i galaksen. Dessuten må de kobles sammen gjennom den. Den mest populære hypotesen antyder at det sorte hullet aktivt absorberer stoff, og kaster ut gigantiske stråler av plasma som er synlig i det elektromagnetiske spekteret. Lignende kilder har tidligere blitt oppdaget i andre galakser.
Observasjonsdata om Fermi-bobler. Video: NASA
For å bekrefte denne teorien lette forskerne etter slike"skorsteiner" er søyleformede stråler av plasma vinkelrett på planet til galaksen. Snart ble noe lignende lagt merke til og senere målt inne i Fermi-boblene.
Videre forskning ga imidlertid nyttspørsmål. Det viste seg at boblene ikke ser symmetriske ut, slik teorien antydet. Mens i en av dem ble et tydelig bilde av "skorsteinen" sporet, i den andre - i prosessen med målinger, begynte den å forsvinne. I tillegg ble det funnet et merkelig lyspunkt "kokong" i en av dem, som ikke kunne forklares på noen måte.
Den mystiske naturen til "kokongen"
Utforsker kronbladene til Fermi-boblene, forskernefant ut at de er dekket med flere mystiske strukturer som består av svært lyse og fremtredende gammastråler. En av de lyseste flekkene ble funnet i den sørlige lappen og ble kalt Fermi-kokongen.
Kokong Fermi. Bilde: Kavli IPMU
I en artikkel nylig publisert i tidsskriftet NatureAstronomi rapporterte forskerne at de var i stand til å bestemme naturen til denne kokongen. I sitt arbeid analyserte forskerne data fra romteleskopene GAIA og Fermi for å vise at Fermi-kokongen faktisk oppstår fra stråling fra Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy (SagDEG).
Denne satellittgalaksen til Melkeveien er synlig nårobservasjon fra jorden gjennom Fermi-boblene. På grunn av sin smale bane har den mistet mye av sin interstellare gass mens den går i bane rundt galaksen vår, og mange av stjernene har blitt revet fra stjerneskiven og trukket inn i bekkene etter SagDEG.
Plassering av solen og den elliptiske dverggalaksen i Skytten. Bilde: Kavli IPMU
Denne galaksen er praktisk talt blottet for materiale forstjernedannelse og aktive prosesser. Imidlertid kan den fortsatt skjule kilder til gammastråling. I sitt arbeid har astrofysikere vist at den mystiske gløden til Fermi-kokongen kan forklares med de mange millisekundpulsarene som ligger i SagDEG-galaksen.
Millisekundpulsarer er restervisse typer stjerner, mye mer massive enn solen, som er i nære binære systemer. Under påvirkning av ekstrem rotasjon kaster de akselererte partikler ut i verdensrommet. Elektroner frigjort av millisekunders pulsarer kolliderer med lavenergi kosmiske mikrobølgebakgrunnsfotoner, og skyver dem mot høyenergiske gammastråler.
Selv om forskerne var i stand til å forklare en separateffekten assosiert med Fermi-bobler, den komplekse naturen til dette fenomenet og kosmisk gammastråling generelt forblir et mysterium. Selv om aktive galaktiske kjerner lenge ble antatt å være hovedkilden til gammastråler, er dette nå kjent for å være feil.
En alternativ hypotese antyder detden ukjente interaksjonen mellom mørk materie kan danne mesteparten av denne strålingen. Forskere vil kunne finne ut av det i nye eksperimenter, og kanskje flere ledetråder inneholder mystiske Fermi-bobler.
Les mer:
NASA avslører hvordan fremtiden til solsystemet ser ut
Fysikere har avkjølt atomer for å registrere temperaturer. De er en milliard ganger kaldere enn verdensrommet.
Forskere forklarer hvorfor India og Asia kolliderte veldig raskt
Forsidebilde: NASA/GSFC/DOE/Fermi LAT/D.Finkbeiner et al.