"Горячая точка" Вселенной
В обсерватории, находящейся в ведомстве Университета Юты, нашли на небосводе, ниже Большого ковша в созвездии Большой медведицы, «горячую точку», которая испускает непропорционально большое количество космических лучей самых высоких энергий. Это открытие перемещает астрофизиков еще на один шаг ближе к идентификации и пониманию таинственных источников образования самых энергетически сильных частиц во вселенной. «Все, что мы раньше могли понять, это то, что мы видим свет от источника, а каков он сам — не понятно. Свет, который мы принимаем с помощью приборов, является каплей в небесном море, и эта капля содержит в себе огромное число объектов, которые могли бы стать источниками принятого излучения», — Гордон Томсон, физик из Университета Юты. Большинство современных астрофизиков предполагает, что космические лучи ультравысоких энергий возникаю в активных галактических ядрах, в которых какая-то часть вещества затягивается притяжением черной дыры, а другая часть выбрасывает в космическое пространство в виде релятивистских струй или джетов. Подобные космические объекты называют блазарами. Для справедливости стоит отметить, что существует и другая версия возникновения этих лучей. Они могли возникнуть в результате взрыва сверхновых, которые, как известно испускают гамма-лучи. Известно, что космические лучи низких энергий возникают в результате жизнедеятельности Солнца и других подобных звезд, в том числе и взрывающихся, но источник самых мощных вспышек в течение десятилетий оставался тайной. Исследования проводились с помощью специализированного массива телескопов Telescope Array Project, в работу с которым вовлечены многие страны, в том числе Япония, Россия, США, Южная Корея и Бельгия. В своей работе массив применяет интересную технику, которая позволяет получить изображение с помощью люминесценции возбужденных атомов и молекул. Он состоит из 507 люминесцентных наземных детекторов, которые измеряют распределение заряженных частиц в земной поверхности, и трех флуоресцентных станций, которые исследуют ночное небо точно над детекторами. Каждая станция так же обладает лидаром — активным дальномером оптического диапазона. Когда космический луч попадает в атмосферу Земли, вызывая тем самым широкий атмосферный ливень, который представляет собой набор вторичных субатомных частиц, образующийся в результате множественных каскадных реакций в земной атмосфере, флуоресцентные телескопы измеряют сцинтилляционный свет (возникающий при поглощении ионизирующего излучения) и наземные детекторы фиксируют отпечатки этих электронов на поверхности Земли. Частицы далеких галактик Космические лучи, обнаруженные в далеком 1912 году, в действительности являются частицами, а не лучами. Скорее всего, они состоят из водородных ядер или ядер более тяжелых элементов, таких как углерод, кислород, азот или железо. Множество физиков полагает, что космические лучи ультравысоких энергий являются просто протонами, хотя некоторые допускают мысли о том, что они могут включать в себя ядра гелий и азота. Помимо активных галактических ядер в возможные источники подобных мощных лучей ученые хотят отнести шумные радиогалактики, ударные волны от сталкивающихся галактик и даже некоторые гипотетические экзотические источники, такие как распад «космических струн» или массивных частиц, сохранившихся со времен Большого взрыва, который сформировал вселенную 13.8 миллиардов лет назад. К космическим лучам ультравысоких энергий обычно причисляют излучение выше десяти в восемнадцатой степени электрон-вольт. Ученые даже сравнивают, что если бы такой луч мог пройти сквозь земную атмосферу и попасть в человека, то одна лишь субатомная частица ощущалась бы как удар тяжелой дубиной по голове. Все эти лучи прибывают из-за пределов нашей галактики, протяженность которой составляет порядка 100000 световых лет. Однако, 90 процентов всех подобных лучей, которые мы можем увидеть, приходят из области не далее 300 миллионов световых лет. Это связано с тем, что это излучение, проходя большие расстояния сквозь космическое пространство, очень сильно ослабевают из-за взаимодействия с космическим микроволновым фоном — слабым послесвечением от Большого взрыва. Самый мощный на сегодняшний день космический луч, когда-либо зарегистрированный, был обнаружен в штате Юта в 1991 году. Тогда космическая частица несла заряд 3*10 в восемнадцатой степени.
Космическая горячая точка
Здесь показана карта северного полушария с распределением на ней плотности излучения космических луче ультравысоких энергий. Хорошо видна обнаруженная «горячая точка».
Источник: K. Kawata, University of Tokyo Institute for Cosmic Ray Research. В проведенном исследовании Telescope Array Project ученые пытались зафиксировать ультравысокоэнергетическое излучение мощностью свыше 5.7*10 в 19 степени. Объяснение этому простое: обычные лучи в высоких энергиях, при достижении Земли с легкостью изгибаются не только магнитным полем планеты, но и космическими магнитными полями в целом. А это как раз и не позволяет отследить точно место, из которого они пришли, а следовательно и источник излучения. Впервые космические лучи, преодолевающие установленный порог были обнаружены в промежутке между 11 мая 2008 года и 4 мая 2013 года. В течение этих пяти лет были обнаружены, подтверждены и проанализированы только 72 космических луча. Но 19 из них пришли из одного участка неба, который ученые назвали космической горячей точкой. До этих пор распределение источников излучения считалось беспорядочным и по статистике из любого взятого участка небо в среднем должно приходить 4.5. Эта горячая точка имеет угловой диаметр в 40 градусов, что соответствует 6-ти процентам северного полушария, и почти четверть всех зарегистрированных лучей пришла отсюда. Эта область сосредоточена в юго-западном углу Большой медведицы и входит в область астеризма, известного как Большой ковш, она расположена несколько ниже ручки ковша. Более точно можно говорить, что эта область находится в точке с прямым восхождением 146.6 градусов со склонением 43.2 градуса рядом с супергалактической плоскостью — крупным галактическим суперскоплением Девы. Млечный путь так же относится к этому скоплению, но находится на его окраине. Ученые решили подстраховаться и вычислили, что вероятность того, что горячая точка является статистической погрешностью, составляет 1.4 к 10000. Одновременно с этим в Аргентине была так же обнаружена новая область активного излучения, но не такая сильная. Если открытие подтвердится, это будет говорить о том, что обнаруженные точки в Северном и Южном полушариях относятся к разным источникам. Расширение поиска После такого удивительного открытия у Большой медведицы ученые готовят новое исследование, которое должно подтвердить или опровергнуть предположение, что ультравысокоэнергетические космические лучи в северном небе коррелируют с крупномасштабными структурами вселенной. Это означает, что космические лучи имеют тенденцию прибывать из областей вселенной, в которых материя сконцентрирована в группах и супергруппах галактик. «Это говорит нам хотя бы о том, что есть, по крайней мере, хоть какой-то шанс, что лучи идут из источника, которые мы можем увидеть, а не из экзотических неизвестных объектов. Поэтому мы уже видим наш следующий логический шаг: строительство более крупного детектора, который смог бы улавливать в четыре раза больше искомых событий ежегодно. Чем больше событий, тем больше вероятность того, что мы, в конце концов, найдем их начало». Физики хотят расширить область чувствительности используемого массива, удвоив число сцинтилляционных датчиков до 1100 и увеличив интервалы между ними так, чтобы новая область на четвертую часть стала больше текущей. Ученые ждут согласования от правительств разных стран на выделение денег, а обновление приборов закончится в 2016 году.
По информации Университета Юты.
Автор: shortstoryf
|
Озарение.