Teleskop Dizisi İşbirliği’nden bilim insanları, ultra yüksek enerjili bir kozmik ışın tespit ettiler; bu, egzotik kozmik olaylar ve bunların kökenleri hakkındaki mevcut anlayışımıza meydan okuyan bir keşif.
İçinde çalışmak Bugün Science dergisinde yayınlanan Teleskop Dizisi İşbirliği yaklaşık 244 exa-elektron volt veya kabaca 40 Jul enerji seviyesi sergileyen ultra yüksek enerjili bir kozmik ışının (kısaca UHECR) tespit edildiğini bildirdi. Utah’taki bir yüzey dedektör dizisi tarafından alınan bu ölçüm, kozmik ışınlar için şimdiye kadar gözlemlenen en yüksek enerji seviyelerinden birini temsil ediyor. Araştırmacılara göre, gözlenen bu enerji seviyesi, insan yapımı en güçlü parçacık hızlandırıcıların üretebileceğinden yaklaşık bir milyon kat daha yüksek.
Telescope Array projesi, Amerika Birleşik Devletleri, Japonya, Kore, Rusya ve Belçika’daki üniversite ve kurumların katıldığı ortak bir çalışmadır ve amacı, son derece yüksek enerjiye sahip kozmik ışınların neden olduğu “hava sağanaklarını” izlemektir. Çıplak gözle görülmeyen gezegenimiz, hem galaksimizdeki yerel kaynaklardan hem de uzak galaksi dışı bölgelerden gelen bu kozmik ışınlarla sürekli olarak bombalanıyor. Açık olmak gerekirse, bu uzay ışınlarının endişelenecek bir tarafı yok; Dünyanın atmosferi ve manyetik alanı, kozmik ışınlara karşı etkili koruma sağlayarak bunların insanlara ve diğer yaşam biçimlerine zarar verme potansiyelini önemli ölçüde azaltır.
Utah’taki Teleskop Dizisi 270 mil kareye (700 kilometrekare) yayılmış 507 tespit istasyonundan oluşan bir ağı kullanarak son derece nadir, yüksek enerjili kozmik ışınları tespit ediyor. Bu istasyonlar, kozmik ışınlar atmosfere çarptığında oluşan ikincil parçacıkları yakalayarak yoğun hava sağanakları (EAS) oluşturur. Sistem, yüklü parçacıklar içinden geçtiğinde parlayan plastik sintilatörler ve EAS’nin enerjisini ölçmek için floresan dedektörleri içerir. GPS zamanlaması ve simülasyonları kullanılarak analiz edilen istasyonlardan alınan veriler, nadir de olsa kozmik ışının enerjisinin, kütlesinin ve varış yönünün belirlenmesine yardımcı oluyor.
Gerçekten de, yeni çalışmada açıklanana benzer UHECR’ler inanılmaz derecede nadirdir ve kara delikler ve gama ışını patlamaları gibi evrendeki en enerjik süreçlerden kaynaklandığı düşünülmektedir. Bu kozmik ışınlar, nadiren (kilometre kare başına yüzyılda birden az) gelmeleri nedeniyle, gözlem için büyük dedektörler gerektirir. Mayıs 2021 etkinliği bu nedenle kozmik ışın araştırmaları için büyük önem taşıyor.
27 Mayıs 2021’de tespit edilen bu galaksi dışı kozmik ışının kaynağı, geliş yönü bilinen herhangi bir astronomik nesneyle aynı hizada olmadığından bir gizem olmaya devam ediyor. Kozmik ışının Samanyolu diskinin yakınında yer alan varış yolu, manyetik alanlar (ister büyük ölçekli manyetik alanlar, isterse yıldızların oluşturduğu lokalize manyetik alanlar olsun, galaksinin her yerinde mevcuttur) içinden geçerken muhtemelen sadece küçük sapmalar yaşadığını göstermektedir. süpernova kalıntıları ve diğer gök cisimleri). Araştırmacılar, bunun, kozmik ışının muhtemelen geldiği yerden neredeyse doğrudan hareket ettiği anlamına geldiğini söylüyor.
Bununla birlikte, kaynak yönü, UHECR’lerle tipik olarak ilişkilendirilen bilinen herhangi bir galaksi veya astronomik nesneyle ilişkili değildir. Bunun yerine, evrenin yapısındaki bir boşluktan, yani çok az galaksinin bulunduğu boş bir bölgeden kaynaklanmış gibi görünüyor. Siz astronomi meraklıları için bu, özellikle Yerel Boşluk, Yerel gökada Grubu ile yakınlardaki Büyük Ölçekli Yapı filamentleri arasındaki boş boşluktur; Bu boşlukta çok az sayıda galaksi belgelendi ve bunların hiçbirinin araştırmacılar tarafından bu kadar güçlü bir kozmik ışın yayma yeteneğine sahip olduğu düşünülmedi.
İlgili makale: Hubble Evrenin En Yalnız Galaksisinin Muhteşem Fotoğrafını Çekti
Makaleye göre, kozmik ışının beklenmedik gelen yörüngesi, bize daha yakın olan manyetik alanlar tarafından önemli ölçüde yeniden yönlendirilmesinin bir sonucu olabilir ya da galaksimizin eteklerine yakın henüz keşfedilmemiş bir astronomik nesneden kaynaklanmış olabilir. Alternatif olarak, gökbilimciler, bu anormalliğin, bu tür yüksek enerjili parçacıkları yöneten fizik hakkındaki mevcut anlayışımızdaki boşlukları ortaya çıkarabileceğini düşünüyor.
Daha fazla araştırma yapmak için araştırmacılar, olayı 100 exa-elektron voltun (EeV) üzerinde gözlemlenen diğer UHECR’lerle karşılaştırdılar ve izotropik bir dağılım buldular; bu, bu kozmik ışınların kümelenme olmadan uzaydaki her yönden eşit bir şekilde geldiği anlamına geliyor. Bu izotropik desen, kökenlerinin belirlenmesinde başka bir karmaşıklık katmanı ekler.
Tarihsel olarak, 1991’de 320-EeV’lik bir parçacık, 1993’te 213-EeV’lik bir parçacık ve 2001’de 280-EeV’lik bir parçacık gibi diğer yüksek enerjili kozmik ışınlar Kuzey Yarımküre’de tespit edilmiştir. Güney Yarımküre 166 EeV’nin üzerinde olay kaydetmedi. Bu karşılaştırmalar, bu tür yüksek enerjili olayların dağılımını ve kökenini anlamak için hayati önem taşıyor; dolayısıyla gelecekteki gözlemlerin daha fazla bilgi sağlayacağını ve potansiyel olarak yeni modelleri veya kaynakları ortaya çıkaracağını umuyoruz.
Bu tespit kozmik ışın araştırmaları için önemli olsa da, bu yüksek enerjili parçacıkların kökenleri ve mekanizmaları hakkında cevaplardan çok soruları gündeme getiriyor. Teleskop Dizisi deneyinden elde edilen bulgular, evrenin gizemlerine yeni bir bakış açısı sunuyor, aynı zamanda astrofizikteki bilinmeyenlerimizin büyüklüğünün de altını çiziyor.
Daha: En Yüksek Enerjili Kozmik Radyasyon Galaksimizin Ötesindeki Gizemli Bir Kaynaktan Geliyor