Nowy detektor znajduje promienie gamma z zaskakujących źródeł kosmicznych

Reklama

pon., 05/24/2021 - 00:00 -- MagdalenaL

GÓRA HAIZI, Chiny - Astrofizyk Cao Zhen otwiera stalową klapę na smaganej wiatrem Wyżynie Tybetańskiej i schodzi po drabinie w dół, w atramentową ciemność. Jego latarka wyłapuje łódź unoszącą się na basenie z oczyszczoną wodą powyżej tysięcy błyszczących kul wielkości piłek plażowych.

Znajduje się wewnątrz wartego 175 milionów dolarów obserwatorium, które nie jest jeszcze technicznie ukończone, ale już odkryło coś kuszącego: wybuchy promieni gamma z przestrzeni kosmicznej, które mogą kiedyś pomóc w wyjaśnieniu, w jaki sposób materia jest tworzona i rozmieszczana we wszechświecie.

Obserwatorium Large High Altitude Air Shower, największe urządzenie tego typu, wykryło tuzin źródeł ultra wysokoenergetycznego promieniowania gamma - według badań opublikowanych w czasopiśmie „Nature” - pochodzących z tego, co Cao nazywa „wieloma gorącymi punktami" w naszej galaktyce Drogi Mlecznej.

Promienie gamma o tak wysokiej energii nie zostały nigdy wcześniej wykryte, a odkrycia sugerują, że promienie te mogą pochodzić nie tylko z umierających gwiazd, ale są również generowane wewnątrz masywnych młodych gwiazd.

„Te wyniki są naprawdę oszałamiające - jedne z najbardziej ekscytujących, jakie kiedykolwiek widziałem" - powiedział Alan Watson, astrofizyk pracujący w Obserwatorium Pierre Auger w Argentynie.

Zespół Cao namierzył 530 wysokoenergetycznych promieni gamma w 12 źródłach, w tym w masywnej gromadzie młodych gwiazd zwanej Kokonem Łabędzia oraz w obłoku międzygwiazdowym zwanym Mgławicą Kraba.

Promienie gamma są rodzajem ekstremalnego promieniowania generowanego przez najgorętsze i najjaśniejsze eksplozje we wszechświecie, takie jak implozje dużych gwiazd. Implozje te tworzą również materię, z której zbudowane są planety - i wszystko, co na nich żyje, łącznie z nami. Spośród wszystkich fal elektromagnetycznych we wszechświecie, promienie gamma mają najmniejszą długość fali i największą energię. W ciągu 10 sekund mogą uwolnić więcej energii niż nasze Słońce w ciągu 10 miliardów lat.

Basen z oczyszczoną wodą w LHAASO, przez który Cao przepłynął, mierzy subatomowe odłamki - „prysznic powietrza" w nazwie obserwatorium - powstałe, gdy promienie gamma i wysokoenergetyczne cząstki zwane promieniami kosmicznymi uderzają w ziemską atmosferę.

Odłamki te zawierają tajemnicze cząstki zwane mionami, które mogą być widoczne jako słabe niebieskie błyski znane jako promieniowanie Czerenkowa w ciemnej wodzie obserwatorium. Układ 3120 kul wielkości piłki plażowej zawiera maleńkie czujniki, które mierzą promieniowanie.

„Możemy prześledzić te promienie gamma z powrotem do ich źródła na niebie", powiedział Cao, ubrany w niebieski strój chirurga, który pozwala utrzymać wodę w czystości. „Możemy znaleźć coś nowego".

LHAASO jest jednym z dziesiątek urządzeń na Ziemi i na orbicie - zawieszonych w tunelach lodowych na Antarktydzie lub wewnątrz satelitów wielkości tostera - próbujących zrozumieć, jak powstała materia taka jak węgiel, tlen i żelazo.

Znajduje się on w pobliżu wysokiej na 4400 metrów góry Haizi i zawiera oddzielne instrumenty, które mogą badać różne zjawiska, w tym promienie kosmiczne, czyli wysokoenergetyczne cząstki subatomowe, które według naukowców pochodzą z tych samych źródeł co promienie gamma. Promienie kosmiczne są jak iskry z masywnego gwiezdnego tygla - każdy z nich zawiera drobiny materiału z procesu kucia. Promienie gamma są bardziej jak światło z żarzącego się paleniska. Badając oba rodzaje promieniowania, obserwatorium może dowiedzieć się więcej o tym, co je wygenerowało.

Chińskie obserwatorium oferuje „bezprecedensową czułość", powiedział Avi Loeb, astrofizyk z Uniwersytetu Harvarda, który może na przykład pomóc fizykom stwierdzić, czy niektóre promienie pochodzą z wnętrza naszej galaktyki, czy z dalszej odległości.

Nie jest to jednak jeszcze kompletny projekt. Cao powiedział, że do końca czerwca instrumenty będą na miejscu, w tym 5195 detektorów elektromagnetycznych, 1188 detektorów mionowych i 18 teleskopów Czerenkowa, każdy wielkości kontenera transportowego, które będą badać prysznice powietrza na niebie.

„Wynik naprawdę uzasadnia ogromny wysiłek", powiedział Watson o nowych odkryciach. „To tylko wierzchołek góry lodowej".

___

Producentka wideo Associated Press Olivia Zhang na Górze Haizi i pisarz naukowy Seth Borenstein w Waszyngtonie przyczynili się do tej relacji.

Autor: 
Sam McNeil / tłum. Magdalena Nowicka
Dział: 
Zagłosowałeś na opcję 'w górę'.

Reklama