К счастью для жизни на Земле, атмосфера планеты блокирует большую часть опасного гамма-излучения. Но из-за
Detta fynd kallades Fermi-bubblor.Även om arten av detta fenomen fortfarande är ett mysterium, tror forskare att de är förknippade med ett supermassivt svart hål som ligger i mitten av galaxen. Men en ny studie visar att detta inte är helt sant.
Hur studeras kosmisk gammastrålning?
Universum är hem för mångaexotiska och vackra fenomen, av vilka några kan generera en nästan ofattbar mängd energi. Supermassiva svarta hål, sammanslagningar av neutronstjärnor, strömmar av het gas som rör sig nära ljusets hastighet. Allt detta är bara några exempel på händelser som genererar ett gammastrålningsflöde.
Kom ihåg att gammastrålning är mestenergiform av elektromagnetisk strålning. Den har den kortaste våglängden (mindre än 2⋅10−10 m) och är en ström av högenergifotoner. Sådan strålning har joniserande egenskaper, det vill säga den kan förvandla atomer till laddade joner.
Eftersom utsikten från marknivå är blockerad kan forskarna intehade ingen aning om rikedomen av gammastrålar på himlen förrän forskningsinstrument sköts upp i rymden. De första oavsiktliga observationerna gjordes av Vela-satelliterna som lanserades på 1960-talet för att övervaka förbjudna kärnvapenprov.
Konstnärsillustration av Vela-satelliten som kretsar runt jorden. Bild: Public Domain, Länk
Den 2 juli 1967 kom detektorerna för Vela 4-satelliterna ochVela 3 spelade in den första skuren av gammastrålning, till skillnad från någon av de kända signaturerna förknippade med vapen. Ytterligare analys visade att det inte har något att göra med jorden och testningen av atombomben.
En komplett studie av gammastrålning irymden började med uppskjutningen av rymdteleskopet Fermi 2008. Enheten består av en gammastrålningsmonitor och ett brett teleskop. Fermi använder scintillatorer, det vill säga ämnen som kan glöda när de absorberar joniserande strålning. Ljuset från sådana sensorer fångas upp av en fotodetektor, vilket gör att du kan fixa strålningseffekten. Teleskopets scintillatorer finns på sidorna av rymdfarkosten för att se hela himlen som inte är skymd av jorden.
Large area telescope (LAT) detekterarindividuella gammastrålar, med hjälp av teknik som liknar markbundna partikelacceleratorer. Fotoner träffar tunna metallplåtar och förvandlas till elektron-positronpar. Dessa laddade partiklar färdas genom omväxlande lager av mikrostripdetektorer av kisel, vilket orsakar jonisering som producerar detekterbara små pulser av elektrisk laddning.
Genom åren har Fermi gjort mångafantastiska upptäckter. Han var till exempel den första som upptäckte en pulsar som bara sänder ut gammastrålar, lärde sig att supernovarester fungerar som en gigantisk partikelaccelerator och observerade blixtar av gammastrålar under åskväder på jorden. Men den mest överraskande upptäckten är Fermi-bubblorna.
Konstnärs illustration av Fermi-teleskopet. Bild: NASA:s Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab
Ju mer forskning, desto fler mysterier
I november 2010 meddelade forskare detPå båda sidor om Vintergatans kärna har två stora elliptiska strukturer av energisk plasma upptäckts som avger gamma- och röntgenvågor. Dessa strukturer, kallade Fermi-bubblor, sträcker sig 25 000 ljusår upp och ner från det galaktiska centrumet. Som jämförelse är avståndet från den till solen cirka 26 tusen ljusår.
Konstnärlig illustration av Fermi bubblor. Video: NASA
Bakgrund gammastrålning utspridda i galaxen ochomgivande utrymme, störde den tidigare upptäckten av dessa ovanliga jättestrukturer. Men kraften i Fermi-teleskopet och framstegen inom teknik har övervunnit detta problem.
Forskarna tror att källan till bubblornaär ett supermassivt svart hål i galaxen. Dessutom måste de länkas genom den. Den mest populära hypotesen antyder att det svarta hålet aktivt absorberar materia och kastar ut gigantiska strålar av plasma som är synliga i det elektromagnetiska spektrumet. Liknande källor har tidigare upptäckts i andra galaxer.
Observationsdata om Fermi-bubblor. Video: NASA
För att bekräfta denna teori letade forskarna efter sådana"skorstenar" är kolumnformade strålar av plasma vinkelrätt mot galaxens plan. Snart märktes något liknande och mättes senare inuti Fermi-bubblorna.
Ytterligare forskning gav dock nyttfrågor. Det visade sig att bubblorna inte ser symmetriska ut, som teorin föreslog. Medan i en av dem spårades en tydlig bild av "skorstenen", i den andra - under mätningsprocessen började den försvinna. Dessutom hittades en märklig ljusfläck "kokong" i en av dem, som inte gick att förklara på något sätt.
Den mystiska naturen hos "kokongen"
Utforska kronbladen av Fermi-bubblorna, forskarnafann att de är täckta med flera mystiska strukturer bestående av mycket ljusa och framträdande gammastrålar. En av de ljusaste fläckarna hittades i den södra loben och fick namnet Fermi-kokongen.
Kokon Fermi. Bild: Kavli IPMU
I en artikel som nyligen publicerades i tidskriften NatureAstronomi rapporterade forskarna att de kunde bestämma arten av denna kokong. I sitt arbete analyserade forskarna data från rymdteleskopen GAIA och Fermi för att visa att Fermi-kokongen faktiskt uppstår från strålning från Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy (SagDEG).
Denna satellitgalax i Vintergatan är synlig närobservation från jorden genom Fermi-bubblorna. På grund av sin smala omloppsbana har den förlorat mycket av sin interstellära gas när den kretsar runt vår galax, och många av dess stjärnor har slitits från sin stjärnskiva och dragits in i strömmarna efter SagDEG.
Placeringen av solen och den elliptiska dvärggalaxen i Skytten. Bild: Kavli IPMU
Denna galax är praktiskt taget saknar material förstjärnbildning och aktiva processer. Det kan dock fortfarande dölja källor till gammastrålning. I sitt arbete har astrofysiker visat att Fermi-kokongens mystiska glöd kan förklaras av de många millisekunderspulsarer som finns i SagDEG-galaxen.
Millisekunders pulsarer är restervissa typer av stjärnor, mycket mer massiva än solen, som finns i nära binära system. Under påverkan av extrem rotation kastar de accelererade partiklar ut i rymden. Elektroner som frigörs av millisekundspulsarer kolliderar med kosmiska mikrovågsbakgrundsfotoner med låg energi, vilket driver dem mot högenergiska gammastrålar.
Även om forskarna kunde förklara en separateffekten associerad med Fermi-bubblor, den komplexa karaktären hos detta fenomen och av kosmisk gammastrålning i allmänhet förblir ett mysterium. Även om aktiva galaktiska kärnor länge ansågs vara den huvudsakliga källan till gammastrålar, är detta nu känt för att vara fel.
En alternativ hypotes tyder på detden okända interaktionen mellan mörk materia kan bilda det mesta av denna strålning. Forskare kommer att kunna ta reda på det i nya experiment, och kanske innehåller ytterligare ledtrådar mystiska Fermi-bubblor.
Läs mer:
NASA avslöjar hur framtiden för solsystemet ser ut
Fysiker har kylt atomer för att registrera temperaturer. De är en miljard gånger kallare än yttre rymden.
Forskare förklarar varför Indien och Asien kolliderade väldigt snabbt
Omslagsbild: NASA/GSFC/DOE/Fermi LAT/D.Finkbeiner et al.