Astronómovia sa už dlho pýtali, odkiaľ v našej galaxii pochádza vysokoenergetické kozmické žiarenie? Nové pozorovania s pomocou hvezdárne Čerenkovov experiment s vodou vo vysokej nadmorskej výške (HAWC) objavil takmer nemožného kandidáta: inak je obrovský molekulárny oblak bežným javom.
Kozmické lúče vôbec nie sú lúče, ale skôr drobné častice, ktoré sa pohybujú vesmírom takmer rýchlosťou svetla. Môžu pozostávať z elektrónov, protónov alebo aj iónov ťažších prvkov. Vznikajú vo všetkých druhoch vysokoenergetických procesov v celom vesmíre, od výbuchov supernov po zlúčenie hviezd a dokonca aj vtedy, keď čierna diera nasáva plyn. Kozmické žiarenie prichádza v širokej škále energií a všeobecne povedané, kozmické žiarenie s vyššou energiou je menej bežné ako jeho nízkoenergetické príbuzné. Tento pomer sa veľmi mierne mení pri určitej energii – 10^15 elektrónvoltov – ktorá sa nazýva „koleno“. Elektrónvolt alebo eV je jednoducho spôsob, akým časticoví fyzici radi merajú energetické hladiny. Pre porovnanie, najsilnejší urýchľovač častíc na Zemi, Veľký hadrónový urýchľovač, môže dosiahnuť 13×10^12 eV, čo sa často označuje ako 13 teraelektrónvoltov alebo 13 TeV.
Kozmické žiarenie s energiou nad 10-15 eV je oveľa zriedkavejšie, ako by sa dalo očakávať. To viedlo astronómov k presvedčeniu, že akékoľvek kozmické lúče na tejto energetickej úrovni a vyššej pochádzajú z mimo galaxie, zatiaľ čo procesy v Mliečnej dráhe sú schopné produkovať kozmické lúče až do 10-15 eV vrátane. Čokoľvek vytvára tieto kozmické lúče, bude v rozsahu „peta“, a teda viac ako 1000-krát silnejšie ako naše najlepšie urýchľovače častíc – prirodzené „pevatróny“ potulujúce sa galaxiou.
Misia je jednoduchá: nájsť zdroj kozmického žiarenia v mierke PEV v Mliečnej dráhe. No napriek ich energii je ťažké určiť ich pôvod. Je to preto, že kozmické žiarenie sa skladá z nabitých častíc a nabité častice pohybujúce sa v medzihviezdnom priestore reagujú na magnetické pole našej galaxie. Keď teda na oblohe uvidíte vysokoenergetický kozmický lúč prichádzajúci z určitého smeru, naozaj netušíte, odkiaľ sa vlastne vzal – jeho cesta bola na svojej ceste na Zem skrútená a skrútená. Ale namiesto priameho hľadania kozmického žiarenia môžeme hľadať ich príbuzných.
Keď kozmické žiarenie náhodne zasiahne oblak medzihviezdneho plynu, môže vyžarovať gama žiarenie, vysokoenergetickú formu žiarenia. Tieto gama lúče prechádzajú galaxiou v priamke, čo nám umožňuje priamo určiť ich pôvod. Ak teda vidíme silný zdroj gama žiarenia, môžeme hľadať blízke zdroje kozmického žiarenia PEV.
Tiež zaujímavé:
- Neutrónové hviezdy zanechávajú dedičstvo zlata a platiny
- Čo pomáha ochladzovať horúce neutrónové hviezdy?
Túto metódu použila skupina výskumníkov pomocou HAWC, ktorá sa nachádza na sopke Sierra Negra v južnom strednom Mexiku. HAWC sa „pozerá“ na oblohu vedľa nádrží naplnených ultračistou vodou. Keď vysokoenergetické častice alebo žiarenie zasiahnu nádrže, vyžarujú záblesk modrého svetla, čo umožňuje astronómom sledovať zdroj na oblohe.
Podrobne v článku, ktorý bol nedávno publikovaný v časopise arXiv, astronómovia identifikovali zdroj gama žiarenia presahujúceho 200 TeV, ktorý môže produkovať len ešte výkonnejšie kozmické žiarenie – druh kozmického žiarenia, ktoré dosahuje rozsah PEV. Zdroj s názvom HAWC J1825-134 sa nachádza približne v strede Galaxie. HAWC J1825-134 sa nám javí ako jasná gama záplata osvetlená nejakým neznámym zdrojom kozmického žiarenia – možno najsilnejším známym zdrojom kozmického žiarenia v Mliečnej dráhe.
Niekoľko bežných podozrivých zo zdrojov vysokoenergetického kozmického žiarenia je v okruhu niekoľkých tisíc svetelných rokov od HAWC J1825-134, ale žiadny z nich nedokáže signál ľahko vysvetliť. Napríklad samotné galaktické centrum je známym generátorom intenzívneho kozmického žiarenia, ale je príliš ďaleko od HAWC J1825-134 na to, aby bolo relevantné pre tieto merania. Existujú nejaké zvyšky supernov a supernovy sú nepochybne veľmi silné. Ale všetky supernovy v oblasti HAWC J1825-134 explodovali už dávno – príliš dávno na to, aby teraz produkovali tieto vysokoenergetické kozmické lúče.
Pulzary – husté, rýchlo rotujúce zvyšky jadier masívnych hviezd – tiež produkujú veľké množstvo kozmického žiarenia. Ale aj oni sú príliš ďaleko od zdroja gama žiarenia - energie elektrónov a protónov pochádzajúcich z pulzaru - jednoducho nie sú dostatočne vysoké na to, aby precestovali tisíce svetelných rokov tam, kde sa vyžaruje gama žiarenie.
Prekvapivo sa ukázalo, že zdrojom tohto rekordného kozmického žiarenia nie je nikto iný ako obrovský molekulárny mrak. Tieto oblaky sú obrovské, nemotorné stvorenia plné prachu a plynu, ktoré sa potulujú po galaxii. Niekedy sa zmrštia a stanú sa hviezdami, ale inak môžu zostať pokojné a uvoľnené miliardy rokov.
Vnútri oblačného komplexu je zhluk novozrodených hviezd, ale ani tie najúžasnejšie a najhlasnejšie mladé hviezdy sa nepovažujú za dostatočne silné na vypustenie takýchto kozmických lúčov. Samotní výskumníci priznávajú, že nevedia, ako to tento mrak robí, ale akosi, keď nikto nevenoval pozornosť, vytvoril niektoré z najsilnejších častíc v celej galaxii.
Prečítajte si tiež:
- V novom stave hmoty bol objavený zvláštny neutrálny elektrón
- Päť spôsobov, ako nám umelá inteligencia môže pomôcť pri prieskume vesmíru