Na visini od 4.100 metara, na padinama vulkana Sierra Negra u Meksiku, znanstvenici iz međunarodnog istraživačkog tima koriste opservatorij HAWC (High-Altitude Water Cherenkov) kako bi istražili nasilne procese u središtu Mliječnog puta. Znanstvenici iz Laboratorija Los Alamos prvi su put detektirali ultravisokoenergetsko gama-zračenje s energijama višim od 100 teraelektronvolti, prateći njegov izvor do galaktičkog središta.
“Ovi rezultati pružaju uvid u središte Mliječnog puta na energijama većim nego ikada prije,” rekao je Pat Harding, fizičar iz Los Alamosa i vodeći istraživač Ministarstva energetike SAD-a za ovaj projekt.
Ovo istraživanje prvi put potvrđuje prisutnost izvora gama-zračenja poznatog kao PeVatron, smještenog u području nazvanom “Središnji pojas galaktike”. Ova regija Mliječnog puta dom je ekstremnim fizičkim procesima, a PeVatron, koji ubrzava čestice na energiju od jednog petaelektronvolta (PeV), igra ključnu ulogu u razumijevanju tih visokih energija.
Tijekom sedam godina prikupljanja podataka na opservatoriju HAWC, znanstvenici su zabilježili gotovo 100 događaja s gama-zračenjem većim od 100 teraelektronvolti, što je omogućilo izravno proučavanje interakcija kozmičkih zraka s PeVatronom.
Nasilni procesi u svemiru
Iako sama priroda PeVatrona ostaje nerazjašnjena, njegovo postojanje ukazuje na nasilne i kaotične procese koji se odvijaju u središtu Mliječnog puta. Taj dio galaksije obuhvaća supermasivnu crnu rupu, neutronske zvijezde i bijele patuljke, koji međusobno djeluju s obližnjim zvijezdama i oblacima plina. Ovi gusti oblaci plina, zagrijani do milijun stupnjeva, otežavaju optička promatranja, no gama-zračenje omogućuje znanstvenicima da zavire u ove ekstremne procese.
Ultravisokoenergetsko gama-zračenje nastaje kada protoni kozmičkih zraka iz PeVatrona interagiraju s okolnim plinovima pri brzinama od 99% brzine svjetlosti, što dovodi do emisije gama-zračenja čija energija nadmašuje svjetlost koju emitira obična žarulja za kvadrilijun puta.
Iako puno toga ostaje nepoznato o PeVatronu, energije koje proizvodi povezane su s najnasilnijim procesima u svemiru, poput eksplozije supernove, rođenja zvijezda i interakcija crnih rupa. “Ti procesi su toliko rijetki da ih ne očekujemo u našoj galaksiji,” rekao je Harding. “Primjerice, događaj u kojem crna rupa proždire drugu crnu rupu vjerojatno bi se dogodio izvan naše galaksije.”
Kako HAWC detektira gama-zračenje
Opservatorij HAWC jedinstveni je znanstveni eksperiment dizajniran kako bi detektirao rijetko ultravisokoenergetsko gama-zračenje koje može putovati kroz međuzvjezdani prostor i doseći Zemlju. Smješten na visini od 4.100 metara na padinama vulkana Sierra Negra u Meksiku, opservatorij se sastoji od 300 velikih spremnika ispunjenih vodom, a na dnu svakog spremnika nalaze se foto-multiplikatorski detektori, koji bilježe signale izazvane prolaskom čestica.
Kada gama-zrake uđu u Zemljinu atmosferu, sudaraju se s atomima u zraku, uzrokujući “kišu” nižeenergetskih čestica koje se šire kroz atmosferu. Dok te čestice prolaze kroz vodene spremnike u HAWC-u, brže od brzine svjetlosti u vodi, stvaraju tzv. Čerenkovljevo zračenje – slab plavi sjaj, koji je sličan zvučnom udaru, ali u optičkom obliku.
Znanstvenici pažljivo analiziraju trenutak kad čestice stignu u različite spremnike, čime mogu precizno odrediti njihovo porijeklo i potvrditi da se radi o ultravisokoenergetskom gama-zračenju.
Opservatorij HAWC izgrađen je na temeljima prijašnjeg eksperimenta Milagro, gama opservatorija smještenog u planinama u Novom Meksiku. Iako je Milagro igrao ključnu ulogu u ranijim istraživanjima gama-zračenja, HAWC-ova lokacija omogućuje mnogo bolji pogled na središte naše galaksije, pružajući znanstvenicima preciznije i detaljnije podatke.
Sljedeći korak znanstvenika je dodatno precizirati točnu lokaciju PeVatrona. U tu svrhu gradi se novi opservatorij u Čileu, pod nazivom Southern Wide-field Gamma-ray Observatory, koji će omogućiti još jasniji uvid u središte Mliječnog puta i donijeti znanosti korak bliže rješavanju misterija jednog od najekstremnijih fenomena u svemiru.
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
