Sunt fotoni cu monștri energetici care vin de la cel mai mare accelerator din galaxie?

Fotonii cu o energie de 200 teraelectronbolți sunt probabil emiși de protoni care se ciocnesc cu gazul dintre stele. Sursa principală de protoni este pulsarul HAWC J1825-134 (cerc portocaliu), rolul acceleratorului real este jucat de un set de stele. [BDS2003] 8 (albastru închis). Credit: HAWC

De ani de zile, în imensitatea galaxiei noastre, astrofizicienii urmăresc pevatronii, care sunt acceleratori naturali ai particulelor cu o energie extraordinară. Datorită Observatorului de radiații cosmice HAWC, tocmai a fost găsită o altă urmă probabilă a existenței lor: fotoni cu o parte din cea mai mare energie. Cu toate acestea, este deosebit de important ca de data aceasta să nu se înregistreze doar fotoni cu energie mare, ci și probabilitatea inițială.

Știm că există, nu știm exact unde sunt sau cum arată. Pevatronele – pentru asta suntem aici – sunt cei mai mari acceleratori de particule naturale din galaxia noastră, capabili să accelereze protoni și electroni la energie care sunt de miliarde de ori energia fotonilor cu lumină spectaculoasă. Particulele care accelerează problema detectării pevatronilor au o sarcină electrică și, prin urmare, sunt deviate de câmpurile magnetice din galaxie. Descoperirea recentă din datele de la Observatorul de raze gamma Alten Water Cherenkov (HAWC) ne aduce mai aproape de găsirea primului pevatron cosmic și ne apropie de înțelegerea naturii sale.

Observatorul HAWC este situat la poalele vulcanului Sierra Negra din Mexic, la o altitudine de 4.100 m. Are 300 de rezervoare de apă, fiecare înconjurat de fotomultiplicatori sensibili. Când o particulă de radiație cosmică secundară care se deplasează cu o viteză mai mare decât viteza apei intră într-un rezervor, există un „boom” electromagnetic – radiație flash slabă (Cherenkov), detectată și amplificată de fotomultiplicatori. Prin examinarea luminozității observate simultan în tancurile individuale, pot fi extrase informații despre tipul, energia și direcția particulei de radiație cosmică primară care a inițiat cascada particulelor secundare.

„Pe baza datelor colectate de HAWC, am putut determina sursa de fotoni cu o energie de aproximativ 200 teraelectronbolți. Pentru fotoni, este o valoare extremă, de o sută de miliarde de ori mai mare decât energia fotonilor percepută de ochii noștri “, a spus dr. Sabrina Casanova de la Institutul de Fizică Nucleară din Cracovia (IFJ PAN) din Cracovia. El este unul dintre liderii autorii unei analize publicate în excelentul jurnal de astronomie de la Universitatea de Tehnologie Houghton din Michigan (SUA). The Astrophysical Journal Letters.

Comparativ cu protoni și electroni, fotonii au o caracteristică plăcută: ignoră câmpurile magnetice și pornesc de la cea mai scurtă cale permisă de spațiu-timp. Deci, odată ce fotonii sunt identificați în direcția unei galaxii, sursa lor poate fi de obicei determinată. Nu este o treabă ușoară, dar a avut succes în acest caz. Sursa de fotoni de 200 TeV a fost regiunea nou descoperită pulsar eHWC J1825-134, vizibil în emisfera sudică din spatele constelației Vela și la aproximativ 13 mii de ani lumină de Pământ.

Observațiile acestor fotoni cu energie ridicată sunt rare și este și mai rar identificarea sursei. Înregistrarea se referă la fotoni cu energie de 450 TeV, detectați cu detectorul chino-japonez ASgamma din Tibet. În acest caz, fotonii au venit din jurul unui pulsar din faimoasa Nebuloasă a Crabului din fundalul constelației Taur.

„Cunoaștem acum două mecanisme care pot explica existența fotonilor cu o energie de 200 TeV sau mai mult”, a explicat dr. Salesa Greus, înainte de a lucra asupra lor: „Potrivit primului, sursa acestor fotoni energetici ar putea fi puțin mai mare apoi interacționează cu radiația de fundal a microundelor care umple Universul, care pare să coincidă cu Nebuloasa Crabului. A doua variantă a traiectoriei evenimentelor presupune că fotonii se nasc ca urmare a spațiului stelei protonului emis de un pulsar că trebuie să fie mai mari! “

Regiunea pulsarului EHWC J1825-134 este o structură astronomică complexă, cu multe surse de raze gamma de mare energie. Cercetătorii de la HAWC au stabilit că originea a 200 de fotoni TeV nu a fost pulsarul în sine, ci o sursă necunoscută anterior: un nor de material provenit din stele din apropiere. Înconjoară un tânăr grup de stele vechi de aproximativ un milion de ani [BDS2003] 8. Prin urmare, fotonii observați ar putea fi emiși de protonii pulsarului eHWC J1825-134. [BDS2003] Clusterul de 8 stele a avut suficient timp pentru a accelera energia unor petaelectronbolți din câmpul magnetic local și a genera fotoni de energie în interacțiune cu norul. Dacă această variație a traiectoriei evenimentelor este confirmată în observațiile ulterioare, vom avea de-a face cu primul pevatron identificat în galaxia noastră.

“În acest moment, avem prea puține date pentru a pune sub semnul întrebării natura acceleratorului cosmic responsabil pentru crearea a 200 de fotoni TeV în regiunea eHWC J1825-134. Undeva, dacă un pevatron galactic este ascuns undeva, am reușit să găsim un mare candidat “, spune dr. Casanova.

Referință: A. Dovezi din 200 de fotoni TeV din HAWC J1825-134 de A. Albert, R. Alfaro, C. Alvarez, JR Angeles Camacho, JC Arteaga-Velázquez, KP Arunbabu, D. Avila Rojas, HA Ayala Solares, V. Baghmanyan, E. Belmont-Moreno, SY BenZvi, C. Brisbois, T. Capistrán, A. Carramiñana, S. Casanova, U. Cotti, J. Cotzomi, E. De la Fuente, R. Diaz Hernandez, BL Dingus, MA DuVernois, M. Durocher, JC Díaz-Vélez, K. Engel, C. Espinoza, K. Fang, H. Fleischhack, N. Fraija, A. Galván-Gámez, D. Garcia, JA García-González, F. Garfias, G. Giacinti, MM González, JA Goodman, JP Harding, B. Hona, D. Huang, F. Hueyotl-Zahuantitla, P. Hüntemeyer, A. Iriarte, A. Jardin-Blicq, V. Joshi, GJ Kunde, A. Lara, WH Lee, H. León Vargas, JT Linnemann, AL Longinotti, G. Luis-Raya, J. Lundeen, K. Malone, V. Marandon, O. Martinez, J. Martínez-Castro, JA Matthews, P. Miranda -Romagnoli, E. Moreno, M. Mostafá, A. Nayerhoda, L. Nellen, M. Newbold, MU Nisa, R. Noriega-Papaqui, N. Omodei, A. Peisker, Y. Pérez Araujo, EG Pérez -Pérez, CD Rho, D. Rosa-González, H. Salazar, F. Salesa Greus, A. Sandoval, M. Schneider, F. Serna, RW Springer, K. Tollefson, I. Torres, R. Torres-Escobedo, F. Ureña -Mena, L. Villaseñor, E. Willox, H. Zhou și C. de León, 28 ianuarie 2021, The Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847 / 2041-8213 / abd77b

Cercetarea savanților IFJ PAN a fost finanțată printr-un grant de la Centrul Național de Științe din Polonia.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.