Астрономи са успели за първи път да определят количествено протонните и електронните компоненти на космическите лъчи в остатък от свръхнова. Най-малко 70% от високоенергийните гама лъчи, излъчвани от космическите лъчи, се дължат на протони, движещи се със скорости, близки до скоростта на светлината според нов образен анализ на радио, рентгеново и гама лъченията.

Ускорението на протоните, основните компоненти на космическите лъчи, е 100-годишна загадка в съвременната астрофизика, сега за първи път  е количествено са определени космическит лъчи, произведени в остатъци от свръхнова. Това е епохална стъпка в изясняването на произхода на космическите лъчи, пишат в прессъобщение от Университет Нагоя.

_{Карти на интензитета на гама лъчите Ng, плътността на междузвездния газ Np и интензитета на рентгеновите лъчи Nx. Кредит: Astrophysics Laboratory, Nagoya University}

Произходът на космическите лъчи, частиците с най-висока енергия във Вселената, е голяма загадка от откриването им през 1912 г. Тъй като космическите лъчи стимулират химическата еволюция на междузвездната материя, разбирането на техния произход е от решаващо значение за разбирането на еволюцията на нашата Галактика. Смята се, че космическите лъчи се ускоряват от остатъци от свръхнови (последствия от експлозии на свръхнови) в нашата Галактика и пътуват до Земята с почти светлинна скорост.

Неотдавнашният напредък в наблюденията на гама лъчите разкри, че много остатъци от свръхнови излъчват гама лъчи с тераелектронволтови (TeV) енергии. 

Ако гама лъчите се произвеждат от протони, които са основният компонент на космическите лъчи, тогава космическите лъчи от останките от свръхнова може да бъдат проверени. Но тъй като гама лъчите се произвеждат и от електрони, необходимо е да се определи дали протонният или електронен произход е доминиращ, и да се измери съотношението на двата приноса (вижте фигурата най-горе).

Резултатите от това изследване предоставят убедителни доказателства, че гама лъчите произхождат от протонния компонент, който е основният компонент на космическите лъчи, и че галактическите космически лъчи се произвеждат от остатъци от свръхнови.

Оригиналността на това изследване е, че гама лъчението е представено от линейна комбинация от протонови и електронни компоненти. Астрономите знаят връзката, че интензитетът на гама лъчите от протоните е пропорционален на междузвездната плътност на газа, получена чрез наблюдения с радиолинейни изображения. От друга страна, гама лъчите от електрони също се очаква да бъдат пропорционални на интензитета на рентгеновите лъчи от електроните. Следователно те изразяват общата интензивност на гама лъчите като сума от двете компоненти на гама лъчите, едната от протонния произход, а другата от електронния произход. Това доведе до единно разбиране на трите независими наблюдаеми.

^{Триизмерно напасване на плоска равнина, изразено с уравнение на Ng = a Np + b Nx, където a и b са константи. Точките от данни са оцветени с кода на фигурата според Ng и са показани с запълнени или не символи в зависимост дали са над и под равнината. Кредит: Astrophysics Laboratory, Nagoya University}

Този метод е предложен за първи път в това изследване. В резултат на това бе показано, че гама лъчите от протони и електрони представляват съответно 70% и 30% от общия брой гама лъчи. Така за първи път двата произхода са определени количествено. Резултатите също така показват, че гама лъчите от протони преобладават в междузвездните райони, богати на газ, докато гама лъчите от електрони са повече в бедни на газ райони. Това потвърждава, че двата механизма работят съвместно и подкрепят прогнозите на предишните теоретични изследвания.

„Този ​​нов метод ще бъде приложен към повече остатъци от свръхнови, използвайки следващото поколение гама телескоп CTA (Cherenkov Telescope Array) в допълнение към съществуващите обсерватории, което значително ще подобри изследването на произхода на космическите лъчи", коментира професор Ясуо Фукуи от университета в Нагоя. Той ръководи този проект и точно определя количествено разпределението на междузвездната плътност на газа, използвайки радиотелескопа NANTEN и Австралийския телескоп Compact Array от 2003 г.

Справка:

Още по темата

28/07/2021

Космос

Уловен е гама импулс с 14 млн. пъти енергията от цялата галактика Млечен път, продължил 0.65 секунди (видео)

04/02/2021

Космос

Загадъчен източник на гама-лъчи се разкри благодарение на 500 000 доброволци

22/11/2019

Космос

Открити са най-високите енергийни гама излъчвания, измерени някога (видео)

01/10/2019

Космос

Струите в гама импулсите може да са по-бързи от светлината и да се движат назад във времето