ასტრონომებს დიდი ხანია აინტერესებთ, საიდან იღებს სათავეს მაღალი ენერგიის კოსმოსური სხივები ჩვენს გალაქტიკაში? ახალი დაკვირვებები ობსერვატორიის დახმარებით მაღალი სიმაღლის წყლის ჩერენკოვის ექსპერიმენტი (HAWC) აღმოაჩინა თითქმის შეუძლებელი კანდიდატი: წინააღმდეგ შემთხვევაში, გიგანტური მოლეკულური ღრუბელი ჩვეულებრივი მოვლენაა.
კოსმოსური სხივები საერთოდ არ არის სხივები, არამედ პაწაწინა ნაწილაკები, რომლებიც სამყაროში თითქმის სინათლის სიჩქარით მოძრაობენ. ისინი შეიძლება შედგებოდეს ელექტრონები, პროტონები ან თუნდაც მძიმე ელემენტების იონები. ისინი იქმნება ყველა სახის მაღალი ენერგიის პროცესში მთელს კოსმოსში, სუპერნოვას აფეთქებებიდან ვარსკვლავების შერწყმამდე და მაშინაც კი, როდესაც შავი ხვრელი იწოვს გაზს. კოსმოსური სხივები მოდის ენერგიების მრავალფეროვნებაში და ზოგადად რომ ვთქვათ, უფრო მაღალი ენერგიის კოსმოსური სხივები ნაკლებად გავრცელებულია, ვიდრე მათი დაბალი ენერგიის ბიძაშვილები. ეს თანაფარდობა ძალიან ოდნავ იცვლება გარკვეულ ენერგიაზე - 10^15 ელექტრონ ვოლტზე - რომელსაც "მუხლს" უწოდებენ. ელექტრონ ვოლტი, ანუ eV, უბრალოდ ნაწილაკების ფიზიკოსებს ენერგეტიკული დონის გაზომვის საშუალება აქვთ. შედარებისთვის, დედამიწაზე ყველაზე მძლავრი ნაწილაკების კოლაიდერი, დიდი ადრონული კოლაიდერი, შეუძლია მიაღწიოს 13×10^12 ევ-ს, რაც ხშირად აღინიშნება როგორც 13 ტერაელექტრონ ვოლტი ან 13 ტევ.
კოსმოსური სხივები 10-15 ევ-ზე მეტი ენერგიით გაცილებით იშვიათია, ვიდრე მოსალოდნელია. ამან აიძულა ასტრონომები დაეჯერებინათ, რომ ნებისმიერი კოსმოსური სხივები ამ ენერგეტიკულ დონეზე და ზემოთ მომდინარეობს გალაქტიკის გარედან, მაშინ როცა ირმის ნახტომში მიმდინარე პროცესებს შეუძლიათ გამოიმუშაონ კოსმოსური სხივები 10-15 ევ-მდე. რაც არ უნდა შექმნას ეს კოსმოსური სხივები, იქნება "პეტას" დიაპაზონში და, შესაბამისად, 1000-ჯერ უფრო ძლიერი ვიდრე ჩვენი საუკეთესო ნაწილაკების ამაჩქარებლები - ბუნებრივი "პევატრონები", რომლებიც ბრუნავს გალაქტიკაში.
მისია მარტივია: იპოვნეთ PEV მასშტაბის კოსმოსური სხივების წყარო ირმის ნახტომში. მაგრამ მიუხედავად მათი ენერგიისა, ძნელია მათი წარმოშობის დადგენა. ეს იმიტომ, რომ კოსმოსური სხივები შედგება დამუხტული ნაწილაკებისგან და დამუხტული ნაწილაკები, რომლებიც მოგზაურობენ ვარსკვლავთშორის სივრცეში, რეაგირებენ ჩვენი გალაქტიკის მაგნიტურ ველზე. ასე რომ, როდესაც ხედავთ მაღალი ენერგიის კოსმოსურ სხივს, რომელიც მოდის ცაში გარკვეული მიმართულებიდან, თქვენ ნამდვილად წარმოდგენაც არ გაქვთ საიდან გაჩნდა - მისი გზა დედამიწაზე მოგზაურობისას გადაუგრიხეს და შეკუმშული. მაგრამ ნაცვლად იმისა, რომ კოსმოსური სხივები პირდაპირ ვეძიოთ, შეგვიძლია მათი ნათესავების ძებნა.
როდესაც კოსმოსური სხივები შემთხვევით მოხვდება ვარსკვლავთშორისი გაზის ღრუბელში, მათ შეუძლიათ გამა სხივები, გამოსხივების მაღალი ენერგიის ფორმა. ეს გამა სხივები გალაქტიკაში გადის სწორი ხაზით, რაც საშუალებას გვაძლევს პირდაპირ განვსაზღვროთ მათი წარმოშობა. ამიტომ, თუ ჩვენ ვხედავთ ძლიერ გამა-გამოსხივების წყაროს, შეგვიძლია მოვძებნოთ PEV კოსმოსური სხივების ახლომდებარე წყაროები.
ასევე საინტერესოა:
- ნეიტრონული ვარსკვლავები ოქროსა და პლატინის მემკვიდრეობას ტოვებენ
- რა ეხმარება ცხელი ნეიტრონული ვარსკვლავების გაგრილებას?
ეს მეთოდი გამოიყენა მკვლევართა ჯგუფმა HAWC-ის გამოყენებით, რომელიც მდებარეობს სამხრეთ-ცენტრალურ მექსიკაში, სიერა ნეგრას ვულკანზე. HAWC "იყურება" ცას ულტრა სუფთა წყლით სავსე ტანკების გვერდით. როდესაც მაღალი ენერგიის ნაწილაკები ან რადიაცია მოხვდება წყალსაცავებში, ისინი ასხივებენ ცისფერ შუქს, რაც ასტრონომებს საშუალებას აძლევს თვალყური ადევნონ წყაროს ცაში.
დეტალურად ჟურნალ arXiv-ში ახლახან გამოქვეყნებულ ნაშრომში, ასტრონომებმა დაადგინეს გამა სხივების წყარო, რომელიც აღემატება 200 ტევ-ს, რომელიც შეიძლება წარმოქმნას მხოლოდ უფრო ძლიერი კოსმოსური სხივებით - კოსმოსური სხივები, რომლებიც აღწევს PEV მასშტაბებს. წყარო, სახელად HAWC J1825-134, მდებარეობს დაახლოებით გალაქტიკის ცენტრისკენ. HAWC J1825-134 ჩვენთვის გვეჩვენება, როგორც კაშკაშა გამა-სხივის ლაქა, რომელიც განათებულია უცნობი კოსმოსური სხივების წყაროს მიერ - შესაძლოა ყველაზე ძლიერი ცნობილი კოსმოსური სხივების წყარო ირმის ნახტომში.
რამდენიმე საერთო მაღალი ენერგიის კოსმოსური სხივების წყაროს ეჭვმიტანილი HAWC J1825-134-დან რამდენიმე ათასი სინათლის წლის მანძილზეა, მაგრამ არცერთ მათგანს არ შეუძლია ადვილად ახსნას სიგნალი. მაგალითად, თავად გალაქტიკური ცენტრი არის ინტენსიური კოსმოსური სხივების ცნობილი გენერატორი, მაგრამ ის ზედმეტად შორს არის HAWC J1825-134-ისგან ამ გაზომვებისთვის შესაბამისი. არის ზეახალი ნარჩენები და სუპერნოვები უდავოდ ძალიან ძლიერია. მაგრამ ყველა სუპერნოვა HAWC J1825-134-ის რეგიონში აფეთქდა დიდი ხნის წინ - ძალიან დიდი ხნის წინ ამ მაღალი ენერგიის კოსმოსური სხივების წარმოებისთვის.
პულსრები — მასიური ვარსკვლავების ბირთვების მკვრივი, სწრაფად მბრუნავი ნარჩენები — ასევე წარმოქმნიან უამრავ კოსმოსურ სხივებს. მაგრამ ისინიც ძალიან შორს არიან გამა გამოსხივების წყაროსგან - პულსარიდან მომდინარე ელექტრონებისა და პროტონების ენერგია - ისინი უბრალოდ არ არიან საკმარისად მაღალი იმისთვის, რომ ათასობით სინათლის წელი იმოგზაურონ იქ, სადაც გამა გამოსხივება გამოიყოფა.
გასაკვირია, რომ ამ რეკორდული კოსმოსური სხივების წყარო სხვა არაფერი იყო, თუ არა გიგანტური მოლეკულური ღრუბელი. ეს ღრუბლები გიგანტური, მოუხერხებელი არსებებია, სავსე მტვრითა და გაზით, რომლებიც ტრიალებენ გალაქტიკაში. ზოგჯერ ისინი იკუმშებიან და ხდებიან ვარსკვლავები, მაგრამ სხვაგვარად ისინი შეიძლება დარჩნენ მდუმარე და მოშვებული მილიარდობით წლის განმავლობაში.
ღრუბლოვანი კომპლექსის შიგნით არის ახალშობილი ვარსკვლავების გროვა, მაგრამ ყველაზე ლამაზი და ხმამაღალი ახალგაზრდა ვარსკვლავებიც კი არ მიიჩნევა საკმარისად მძლავრად ასეთი კოსმოსური სხივების გასაშვებად. თავად მკვლევარები აღიარებენ, რომ არ იციან როგორ აკეთებს ამას ეს ღრუბელი, მაგრამ რატომღაც, როცა არავინ აქცევდა ყურადღებას, მან წარმოქმნა ყველაზე ძლიერი ნაწილაკები მთელ გალაქტიკაში.
ასევე წაიკითხეთ:
- უცნაური ნეიტრალური ელექტრონი აღმოაჩინეს მატერიის ახალ მდგომარეობაში
- ხელოვნური ინტელექტის ხუთი გზა დაგვეხმარება კოსმოსის კვლევაში